На правах рукописи ПОПОВА Елена Александровна МЕТОДЫ РАСЧЕТА КОЭФФИЦИЕНТОВ СЪЕМА ГРУЗОВЫХ ПОЕЗДОВ НА ОДНОПУТНЫХ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ УЧАСТКАХ Специальность 05.22.08 Управление процессами перевозок Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва - 2011 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет путей сообщения» (МИИТ) на кафедре «Эксплуатация железных дорог». Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Г.М. Биленко (МИИТ) Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор А.Т. Осьминин (ПГУПС) кандидат технических наук, доцент Л.Н. Иванкова (ИрГУПС) Ведущее предприятие: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Самарский государственный университет путей сообщения». Защита диссертации состоится «___»___________ 2011 г. в ___ час. на заседании диссертационного Совета Д 218.009.07 в Московском государственном университете путей сообщения (МИИТ) по адресу: 127994, г. Москва, ул. Образцова, д.9, строение 9, ауд. 1504. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИИТа. Автореферат разослан «___»_______________2011 г. Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу диссертационного совета университета. Ученый секретарь диссертационного Совета доктор технических наук, профессор В.И.Шелухин 2 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ В условиях продолжающегося реформирования железнодорожного транспорта ОАО «РЖД» позиционируется на рынке транспортных услуг, прежде всего, как инфраструктурная Компания, предоставляющая свои основные фонды для различных пользователей, осуществляющих перевозочную деятельность. Важнейшей характеристикой инфраструктурного комплекса, непосредственно влияющей на качественные показатели перевозочного процесса, величину доходов и прибыли Компании, является пропускная и перерабатывающая способность важнейших элементов инфраструктуры: железнодорожных участков и станций. При определении наличной пропускной способности железнодорожных участков для грузового движения или суммарной приведенной потребной пропускной способности пользуются коэффициентами съема для приведения поездов разных категорий к грузовым поездам. Предлагаемые в действующей Инструкции по расчету наличной пропускной способности железных дорог формулы по определению коэффициентов съема получены эмпирическим путем и содержат некоторые неточности. В этой связи особую актуальность приобретает разработка аналитических методов расчета коэффициентов съема, позволяющих максимально точно оценивать возможности железнодорожных участков по пропуску поездопотоков. Величина коэффициента съема грузовых поездов для конкретного однопутного железнодорожного участка, в основном, определяется двумя факторами: режимом движения поезда любой категории по отношению к грузовым поездам; выбранным способом прокладки поездов на графике движения: безобгонная или с обгонами поездов одних категорий поездами других категорий. Первый фактор позволяет декомпозировать все поезда по отношению к грузовым на две группы: «поезда-скороходы» – поезда, следующие по участку с более высокой скоростью по сравнению с грузовыми (имеющие время нахождения на участке меньше, чем грузовые); «поезда-тихоходы» – поезда, следующие по участку с меньшей скоростью по сравнению с грузовыми (имеющие большее время нахождения на участ3 ке по сравнению с грузовыми). С учетом дополнительных факторов, влияющих на величину коэффициента съема грузовых поездов, на рис.1 показана предлагаемая структура разработки методов его расчета в сравнении с существующей методикой. Анализ обеих структур показывает, что предлагаемая охватывает все возможные варианты пропуска поездов различных категорий на однопутных железнодорожных участках. На основании вышеизложенного ОСНОВНОЙ ЦЕЛЬЮ настоящей диссертационной работы является разработка многофакторных методов расчета коэффициентов съема грузовых поездов на однопутных железнодорожных участках. В качестве ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ рассматриваются однопутные железнодорожные участки, оборудованные автоблокировкой (диспетчерской централизацией) и полуавтоматической блокировкой, функционирующие в условиях различных режимов пропуска поездов. К основным ЗАДАЧАМ ИСЛЕДОВАНИЯ относятся: анализ теории и методов расчета коэффициентов съема грузовых поез- дов поездами других категорий; разработка методов расчета коэффициентов съема грузовых поездов «поездами-скороходами» на однопутных железнодорожных участках, оборудованных автоблокировкой и полуавтоматической блокировкой, при безобгонной прокладке на графике и при движении с обгонами; разработка методов расчета коэффициентов съема грузовых поездов «поездами-тихоходами» на однопутных железнодорожных участках, оборудованных автоблокировкой и полуавтоматической блокировкой, при безобгонной прокладке на графике и при движении с обгонами. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ включают в себя: комплексный подход к решению поставленной проблемы; статистические методы обработки данных; графо-аналитическое моделирование процесса пропуска поездов по од- нопутным железнодорожным участкам и перегонам. НАУЧНАЯ НОВИЗНА И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ диссертационной работы состоят в том, что впервые создана методология и разработаны аналитические зависимости определения коэффициентов съема грузовых поездов на од4 нопутных железнодорожных участках с использованием методов математического анализа. Практическая реализация работы в форме внесения соответствующих изменений в действующую Инструкцию позволяет повысить точность оценки уровня загрузки железнодорожных участков и направлений для решения оперативных и стратегических задач эксплуатационной работы РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Разработанные методы использовались при расчете потребной пропускной способности однопутных железнодорожных участков Юго-Восточной железной дороги, а также при сопоставлении результатов расчетов с фактическими данными и с результатами, полученными при использовании зависимостей, содержащихся в действующей Инструкции по расчету наличной пропускной способности железных дорог. Их сравнительная оценка показала высокую достоверность результатов, полученных с использованием положений, разработанных в диссертации. АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили одобрение на заседаниях кафедры «Эксплуатация железных дорог» МИИТа. ПУБЛИКАЦИИ. По результатам выполненных исследований и материалам диссертации опубликовано 4 научных работы. ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованных источников. Работа содержит 126 страниц основного текста, в т.ч. 40 иллюстраций, 102 библиографических наименования литературы, и 3 приложения на 57 стр. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении показана актуальность проблемы повышения точности расчета коэффициентов съема грузовых поездов в целях более достоверной оценки пропускных способностей железнодорожных участков. В первой главе дан анализ теории и практики определения пропускной способности железнодорожных участков при непараллельном графике движения поездов. Решению данной проблемы посвящены многочисленные работы: Е.В.Архангельского, A.M.Баранова, А.В.Басова, Н.А.Воробьева, Ю.В.Дьякова, 5 А.Д.Каретникова, В.Е.Козлова, A.M.Макарочкина, А.К.Угрюмова, А.Д.Чернюгова и ряда других ученых-эксплуатационников. Предлагаемая структура определения коэффициентов съема грузовых поездов Автоблокировка Существующая структура определения коэффициентов съема грузовых поездов Автоблокировка Безобгонная прокладка Полуавтоматическая блокировка Съем «поездамискороходами» Скоростные пассажирские поезда (со среднеходовой скоростью движения более 100 км/ч), остальные дальние и местные пассажирские, пригородные и ускоренные поезда, имеющие чистое время хода меньше, чем грузовые поезда Полуавтоматическая блокировка Прокладка с обгонами Съем «поездамитихоходами» Непакетная прокладка грузовых поездов Пакетная прокладка с равенством числа грузовых поездов в пакетах Пакетная прокладка с разным числом грузовых поездов в пакетах Пассажирские (пригородные) поезда, имеющие чистое время хода по участку, равное или большее, чем грузовых Частично-пакетная прокладка грузовых поездов Сборные поезда Рис.1 Существующая и предлагаемая структуры определения коэффициентов съема грузовых поездов Результаты исследований нашли свое отражение в Инструкции по расчету наличной пропускной способности железных дорог, претерпевшей несколько переизданий, последнее из которых вышло в 1991 году. Вместе с тем, действующая Инструкция в части методов расчета коэффициентов съема грузовых поездов поездами других категорий содержит ряд логических ошибок, не учитывает все возможные варианты графиков движения поездов и включает формулы, разработанные только для случая пропуска поездов с обгонами. Однако на участках со сравнительно невысоким уровнем загрузки может применяться и безобгонный пропуск поездов. Кроме того, график движения может быть частично безобгонным (часть поездов могут пропускаться с обгонами, а остальные – без обгонов). В этих случаях приведенные в Инструкции формулы использовать нельзя. В целях более точной оценки величин коэффициентов съема грузовых поездов на однопутных железнодорожных участках необходим многофакторный анализ процесса пропуска на них поездов разных категорий в условиях их безоб6 гонной прокладки и прокладки с обгонами. Во второй главе рассмотрена методика определения коэффициентов съема грузовых поездов «поездами-скороходами» при безобгонной прокладке. На однопутных линиях коэффициенты съема для «поездов-скороходов» определяются в зависимости от средств связи по движению поездов и способа их прокладки на графике движения: безобгонного или с обгонами. При безобгонной прокладке на участках, оборудованных автоблокировкой (диспетчерской централизацией), коэффициент съема определяется в зависимости от типа графика. При непакетной прокладке грузовых поездов: п n pak Т под In 1 Т п n p Т пер пер р k i 2 ni i 1 . i (1) где Т пер - период графика на однопутном участке при непакетной прокладке грузовых поездов, мин; n рak - количество пакетов поездов рассматриваемой категории («поездов- скороходов») на графике (считая при разрозненной прокладке один поезд за один пакет); n p - суммарное количество поездов рассматриваемой категории на графике; I n - средний (или минимальный) интервал в пакете при автоблокировке меж- ду «поездами-скороходами», мин; k - максимальное число поездов рассматриваемой категории в пакетах; ni - количество поездов рассматриваемой категории, проложенных в пакетах по два, три и т.д. поезда; Т под - разность времени хода по участку между грузовым и поездом рассмат- риваемой категории с учетом станционных и межпоездных интервалов, мин: Т под Т хг Т хп I пп I пo Т пер 1 2 . (2) Величина Т хг с достаточной степенью точности может определяться по формуле: Т хг Т пер 0,3 0,47ппер 1 I К 1ппер 1 , где п пер - количество перегонов на однопутном участке; К - число поездов в пакете (при пакетном или частично-пакетном графиках). 7 (3) При пакетном графике движения грузовых поездов (с равенством их количества во всех пакетах): n pak Т под In 1 Т п n p Т пер пер р п К k i 2 ni i 1 . i (4) При частично-пакетном графике движения грузовых поездов: п п п , (5) где ï , ï - коэффициенты съема соответственно для непакетного и пакетного графиков; , - доли суточного бюджета времени, выделяемого для пропуска грузовых поездов, проложенных соответственно непакетным и пакетным способами. Величины п и п рассчитываются соответственно по формулам (1) и (4). Параметры и определяются из выражений: N грТ пер 1 п Т бг . (6) , N гр п Т пер 2 I K 1 КТ бг (7) где N гр - общее количество пар грузовых поездов, пропускаемых по участку; п - коэффициент пакетности, равный отношению числа грузовых поездов, сле- дующих пакетами, к общему числу грузовых поездов; Т бг - суточный бюджет времени, выделяемый для пропуска грузовых поездов, мин. При пакетном графике и разном числе поездов в пакетах (например, два и три) в формулу (5) подставляются значения коэффициентов съема, рассчитанные соответственно для двух и трех поездов в пакете. Величина при этом определяется по формуле: . N гр 1 п Т пер 2 I K 1 KТ г б (8) Коэффициент для трех поездов в пакете рассчитывается по формуле (7). В обеих формулах п представляет собой отношение числа грузовых поездов, проложенных в пакетах по три поезда, к общему числу поездов. При частично-пакетном графике общий бюджет времени, выделяемый для пропуска всех грузовых поездов: 8 п Т пер 2I K 1 Т бг N гр Т пер 1 п . К (9) При пакетном графике, но с разным числом грузовых поездов в пакетах (например, два и три): п Т пер 2 I K 2 1 п Т пер 2 I K 3 1 Т бг N гр , К2 К3 (10) где К 2 , К 3 - соответственно минимальное число грузовых поездов в пакетах (например, два) и максимальное (например, три). При безобгонной прокладке на участках, оборудованных полуавтоматической блокировкой, коэффициент съема для «поездов-скороходов» определяется следующим образом. При отсутствии пачечной прокладки грузовых и «поездов-скороходов» коэффициент съема первых «поездами-скороходами» определяется по формуле (1), в которой вместо интервала между «поездами-скороходами» при автоблокировке I п подставляется сумма времени хода «поезда-скорохода» по ограничивающему (максимальному) перегону и интервала попутного следования: t огп пс . В этой формуле параметр Т под определяется вычитанием из времени нахождения на участке грузового поезда, рассчитанного по формуле (13), продолжительности нахождения «поезда-скорохода» на железнодорожном участке. При пачечном графике движения грузовых поездов (с равенством их количества во всех пачках): 1 п np ог 1 Т смi i 1 пс t хп 1 ni , пач Т перi i 1 i k (11) где k - максимальное число поездов «поездов-скороходов» в пачке; пс - интервал попутного следования, мин; t хогп - время хода «поездов-скороходов» по максимальному (ограничивающему) перегону, мин; пач - период пачечного графика при полуавтоматической блокировке, мин; Т пер i Т смi - период между смежными грузовыми поездами, внутри которого произво- дится пропуск «поезда-скорохода», мин, равный: Т смi Т t г х пс х пс пач Т пер 1 2 9 ппп 1 пс t хогп Т хп t хпр пс , (12) где п пп - количество «поездов-скороходов» в пачке; t хпр , t хпc - соответственно время хода «поезда-скорохода» по первому (с учетом раз- гона) и последнему (с учетом замедления) перегонам железнодорожного участка, мин. При известном графике прокладки «поездов-скороходов» величина пс t хог п принимается как среднее арифметическое всех интервалов, между «поездамискороходами» проложенными в пачках. Величина Т хг рассчитывается по формуле: Т хг Т пер 0,3 0,47ппер 1 К пач 1 ппер 0,425Т пер 2,3 2,835Т пер 65,5 ,(13) где К пач - количество грузовых поездов в пачке; Т пер - период непачечного (непакетного) графика, мин; п пер - число перегонов на однопутном участке. Величина t ог принимается как среднее арифметическое времен хода грузовых поездов по ограничивающему перегону (перегонам) в нечетном и четном направлениях: t ог t ог t ог , 2 (14) где t ог , t ог - время хода грузового поезда по ограничивающему перегону соответственно в нечетном и четном направлениях, мин. Период пачечного графика при полуавтоматической блокировке: пач t ог 2 пс . Т пер Т пер К пач 1t ог (15) пач При абсолютно точных расчетах величина Т хг , а также период Т пер , могут определяться на основе построения фрагмента пачечного графика движения поездов на однопутном участке, оборудованном полуавтоматической блокировкой. В этом случае параметр Т хг рассчитывается как среднее арифметическое суммы времени хода грузовых поездов в нечетном и четном направлениях: Т хг 0,5 Т х г Т х г . При частично-пачечном графике движения грузовых поездов определение коэффициента съема производится по формуле (5). В этой формуле величины п и п рассчитываются соответственно по формулам (1) и (11). Параметр определяется по формуле (6), а из выражения: 10 пач N гр пТ пер К пачТ бг . (16) При пачечном графике и разном числе поездов в пачках (например, два и три) в формулу (5) подставляются соответствующие значения коэффициентов съема, рассчитанные соответственно для двух и трех поездов в пачках. Величина при этом определяется по формуле: пач N гр 1 п Т пер К пачТ бг . (17) Параметр для трех поездов в пачке рассчитывается по формуле (16). В обеих формулах п представляет собой отношение числа грузовых поездов, проложенных в пачках по три поезда, к общему числу поездов. При частично-пачечном графике общий бюджет времени, выделяемый для пропуска всех грузовых поездов: п Т пер t ог t ог 2 пс K пач 1 Т бг N гр Т пер 1 п . К пач (18) При пачечном графике, но с разным числом грузовых поездов в пачках (например, два и три): t ог 2 пс K 2 1 п Т пер t ог t ог 2 пс K 3 1 1 п Т пер t ог Т бг N гр , (19) К К пач2 пач3 где К пач2 , К пач3 - соответственно минимальное число грузовых поездов в пачках (например, два) и максимальное (например, три). В третьей главе рассмотрена методика определения коэффициентов съема грузовых поездов «поездами-тихоходами» при безобгонной прокладке. На однопутных участках, оборудованных автоблокировкой (диспетчерской централизацией), коэффициент съема для «поездов-тихоходов» определяется в зависимости от типа графика. При непакетной прокладке грузовых поездов: 1 с ппт пi Т хс Т хг I i 1 1 . Т пер i 1 i k (20) где Т хс - общее время хода по участку «поезда-тихохода» с учетом разгонов, замедлений и стоянок на раздельных пунктах участка, мин; ппт - общее количество «поездов-тихоходов», пропускаемых по участку за сутки. 11 При пакетном графике движения грузовых поездов (с равенством их количества во всех пакетах): с 1 ппт с г пi Т хi Т хi I i К 2 1 , Т i 1 i пер i k (21) где Т хс , Т хг - среднее время нахождения на железнодорожном участке соответi i ственно «поезда-тихохода» и грузового поезда при разном их числе в пакете: два, три и т.д., мин; Т перi - период графика при двух, трех и т.д. грузовых поездах в пакете (мин), рав- ный при автоблокировке: Т перК Т пер 2 I K 1 . (22) Среднее время нахождения на железнодорожном участке «поездатихохода» рассчитывается как сумма продолжительности хода поезда по перегонам железнодорожного участка и общего времени его стоянок на промежуточных раздельных пунктах с учетом разгонов и замедлений. При частично-пакетном графике движения грузовых поездов коэффициент съема грузовых поездов «поездами-тихоходами» определяется согласно положениям второй главы. При пакетном графике и разном числе поездов в пакетах (например, два и три) в формулу (5) подставляются значения коэффициентов съема, рассчитанные по формуле (21) соответственно для двух и трех поездов в пакете. Величина для двух поездов в пакете при этом определяется по формуле (8), а коэффициент для трех поездов в пакете рассчитывается по формуле (7). В обеих формулах ï представляет собой отношение числа грузовых поездов, проложенных в паке- тах по три поезда к общему числу поездов. При безобгонной прокладке на однопутных участках, оборудованных полуавтоматической блокировкой, коэффициент съема для «поездов-тихоходов» определяется в зависимости от типа графика. При разрозненной (непачечной) прокладке грузовых поездов: 1 с ппт пi Т хпт Т хг i 1 t огпт пс 1 , Т пер i 1 i пт k пач пт где k пач - максимальное число «поездов-тихоходов» в пачке; t огпт - время хода «поезда-тихохода» по ограничивающему перегону, мин. 12 (23) При пачечном графике движения грузовых поездов (с равенством их количества во всех пачках) расчет коэффициента съема производится по формуле: с 1 ппт пт г пт пi Т хi Т хi t ог пс i К пач 2 1 , пач Т i 1 i перi k (24) где Т хпт , Т хг - среднее время нахождения на железнодорожном участке соответi i ственно «поезда-тихохода» и грузового поезда при разном их числе в пачке: два, три и т.д., мин; пач - период графика при двух, трех и т.д. грузовых поездах в пачке, мин; Т пер i K пач - число грузовых поездов в пачке. Величина Т хг в выражениях (23) и (24) определяется по формуле (13). При частично-пачечной прокладке грузовых поездов коэффициент съема рассчитывается по формуле (5). В этой формуле определяется из выражения (23), а - по формуле (24). Параметр определяется из выражения (6), а рассчитывается по формуле (16). При этом бюджет времени, выделяемый для пропуска грузовых поездов, рассчитывается по формуле (18). При пачечном графике и разном числе поездов в пачках (например, два и три) в формулу (5) подставляются значения коэффициентов съема, рассчитанные по формуле (24) соответственно для двух и трех поездов в пачке. Параметр для трех поездов в пачке рассчитывается по формуле (16), а для двух поездов в пачке определяется из выражения (17). В этом случае бюджет времени, выделяемый для пропуска грузовых поездов, определяется по формуле (19). В обеих формулах ï представляет собой отношение числа грузовых поездов, проложенных в пачках по три поезда, к общему числу поездов. В четвертой главе рассмотрена методика определения коэффициентов съема грузовых поездов «поездами-скороходами» и «поездами-тихоходами» при их движении с обгонами. При обгонах грузовых поездов на участках, оборудованных автоблокировкой (диспетчерской централизацией), коэффициент съема для «поездовскороходов» определяется в зависимости от типа графика. При непакетной прокладке грузовых поездов или пакетной при равенстве числа поездов в пакетах: 13 п max Т сдв , пс К пак КТ пер (25) max где Т сдв - максимальная сдвижка линии хода одного из обгоняемых грузовых по- ездов, мин; Т пер - период графика на однопутном участке, мин; пс К пак - число «поездов-скороходов», пропускаемых в пакете; К - число грузовых поездов в пакете. При непакетном графике К 1 . Для ориентировочных расчетов коэффициент съема грузовых поездов «поездами-скороходами»: п 1 п р Т пер k k пi 1 Т I п пi 1 , сдв i i i 1 i 2 (26) где п р - суммарное количество поездов, рассматриваемой категории на графике; k - максимальное число поездов рассматриваемой категории в пакетах; пi - количество поездов рассматриваемой категории, проложенных непакетным способом, а также в пакетах по два, три и т.д. поезда; I п - средний (или минимальный) интервал в пакете при автоблокировке между «поездами-скороходами», мин; Т сдв - величина сдвижки линии хода одного из обгоняемых грузовых поездов, мин: Т сдв t хогрз I пп t хогп I по 1 2 I К 1 , (27) где t хог - время хода грузового поезда по ограничивающему перегону с учетом его рз разгона и замедления, мин; t хогп - время хода пассажирского поезда по ограничивающему (максимальному) пе- регону, мин. При абсолютно точных расчетах величина максимальной сдвижки линии max хода одного из обгоняемых грузовых поездов Т сдв определяется на основе по- строения фрагмента графика движения поездов на однопутном участке, оборудованном автоблокировкой, (рис.2): При частично-пакетном графике движения грузовых поездов коэффициент съема грузовых поездов «поездами-скороходами» определяется по формуле (5), в 14 которой: параметры и рассчитываются по формулам (6) и (7); величины ï и ï определяются: при ориентировочных расчетах – по формулам (26)-(27); при абсолютно точных расчетах – по формуле (25) с использованием фрагмента графика движения поездов на однопутном участке, оборудованном автоблокировкой (рис.2). Т пер 1 11 0 201 0 8 3 2 2 1 7 6 9 8 8 6 Т пер Т пер 69 2 200 8 6 200 4 200 2 5 4 8 1 4 5 201 9 9 t гн2 t гч2 tпн2 tпч2 9 8 8 7 9 3 2 2 13 2 200 7 6 94 200 7 7 1 7 200 5 3 1 1 12 9 6 201 8 2 200 2 5 max Т сдв 10 9 200 200 t гн1 t гч1 tпн1 tпч1 2 200 9 6 3 I пп 200 8 А 200 Вр.хода гр. пс. н ч н ч 25 6 81 3 9 47 8 2 25 6 81 2 3 4 t гн3 t гч3 tпн3 tпч3 3 2 1 8 7 1 54 3 7 6 2 7 3 I по 8 7 9 1 6 5 7 9 4 3 2 13 5 t гн4 t гч4 tпн4 tпч4 4 201 201 201 4 2 201 2 0 201 8 0 2 201 7 7 7 69 200 8 14 5 200 1 5 3 11 5 2 36 7 58 9 200 «нитка поезда-скорохода» новые «нитки» грузовых поездов 5 1 200 7 10 7 3 62 3 1 9 72 3 200 200 5 200 5 14 3 1 200 9 200 Б 8 58 3 1 t гн5 t гч5 tпн5 tпч5 92 203 6 4 4 25 12 13 «нитки» грузовых поездов сдвигаемые «нитки» грузовых поездов Рис.2 График пропуска «поезда-скорохода» по однопутному железнодорожному участку при его обгоне грузовых поездов При пакетном графике и разном числе поездов в пакетах (например, два и три) в формулу (5) подставляются значения коэффициентов съема, рассчитанные по формулам (26)-(27) соответственно для двух и трех поездов в пакете. Величина для двух поездов в пакете при этом определяется по формуле (8), а коэффициент для трех поездов в пакете рассчитывается по формуле (7). В обеих формулах ï представляет собой отношение числа грузовых поездов, проложенных в пакетах по три поезда, к общему числу поездов. При абсолютно точных расчетах в формулу (5) подставляются значения коэффициентов съема, рассчитанные по формуле (25) с использованием фрагмента графика движения поездов на однопутном участке, оборудованном автоблокировкой (рис.2). 15 При обгонах грузовых поездов на участках, оборудованных полуавтоматической блокировкой, коэффициент съема для поездов, имеющих время хода по участку меньше, чем у грузовых (пассажирские, ускоренные грузовые и т.п.) при их непачечной, частично-пачечной и пачечной прокладке рассчитывается по формуле: sr Т сдв п sr sr , К пачТ пер (28) sr где Т сдв - средняя величина сдвижки ниток для всего графика, мин; sr - средний период для всего графика, мин; Т пер sr К пач - среднее число грузовых поездов в пачке (при непачечном графике sr К пач 1 ). Средний период для всего графика: sr Т пер 1 Т бг k пач N грi i i 1 Т t ог 2 пс , i 1t ог 2 пер (29) где k ïà÷ - максимальное число грузовых поездов в пачке; N грi - число грузовых поездов, проложенных непачечным способом, а также в пачках по два, три и т.д. поезда; tîã , tîã - время хода грузового поезда по ограничивающему перегону соответ- ственно в нечетном и четном направлениях, мин; Т пер - период непачечного графика на однопутном участке, мин; пс - интервал попутного следования при полуавтоматической блокировке, мин. Величина бюджета времени, выделяемого для пропуска грузовых поездов на однопутных железнодорожных участках при полуавтоматической блокировке: k naч N грi i 1 i Т бг Т пер i 1t t 2 nc . (30) Среднее число грузовых поездов в пачке: sr К пач N гр N пач , (31) где N гр - суммарное число грузовых поездов; N пач - количество пачек грузовых поездов на графике, считая при непачечной прокладке одну пару поездов за одну пачку. 16 Средняя величина сдвижки ниток для всего графика: Т k nnaч 1 n N naч sr сдв Т N nci i i 1 i 1 t xогn nc , max сдв (32) где N nc - количество «поездов-скороходов», пропускаемых по железнодорожi ному участку соответственно одиночным порядком, в пачках по два, три и т.д. поезда; n N naч - суммарное число пачек «поездов-скороходов», пропускаемых по участку за сутки, считая при разрозненной прокладке один поезд за одну пачку; п k пач - максимальное число «поездов-скороходов», пропускаемых в одной пачке; t хогп - время следования «поезда-скорохода» по ограничивающему перегону, мин; max Т сдв - максимальная величина сдвижки линий хода грузовых поездов при про- пуске «поезда-скорохода», мин. При частично-пачечной прокладке расчет среднего значения коэффициента съема производится по формуле (5), в которой значения коэффициентов и определяются из выражений (6) и (16). max Величина максимальной сдвижки Т сдв устанавливается на основе построе- ния фрагмента графика движения поездов на однопутном участке, оборудованном полуавтоматической блокировкой, следующим порядком (рис.3): Т пер 1 0 0 8 8 6 2 201 2 1 1 1 7 6 6 Т пер Т пер 69 2 6 5 5 1 5 4 5 4 201 t гн2 t гч2 t пн2 t пч2 9 8 8 9 3 2 2 8 200 7 6 9 7 5 7 200 1 13 2 4 7 7 5 3 1 200 9 1 200 4 12 5 8 200 5 200 2 11 2 200 200 200 t гн1 t гч1 t пн1 t пч1 10 9 200 9 6 3 200 8 А max Т сдв 2 201 t хп пс 200 Вр.хода гр. пс. н ч н ч 25 6 9 81 2 3 2 t гн3 t гч3 t пн3 t пч3 58 9 47 8 14 5 3 4 пс 3 2 1 8 7 1 54 3 7 2 5 1 2 3 4 9 9 6 5 7 6 2 1 5 t гн4 t гч4 t пн4 t пч4 9 14 9 25 6 5 81 2 7 1 36 7 4 201 2 201 201 0 201 0 2 201 6 8 200 7 200 200 9 9 7 8 200 3 5 3 11 200 2 5 «нитка поезда-скорохода» новые «нитки» грузовых поездов 8 200 7 3 8 10 200 6 3 1 9 200 1 5 200 1 Б 8 203 t гн5 t гч5 t пн5 t пч5 47 8 4 58 3 201 92 2 4 4 12 5 13 «нитки» грузовых поездов сдвигаемые «нитки» грузовых поездов Рис.3 График пропуска «поезда-скорохода» по однопутному железнодорожному участку, оборудованному полуавтоматической блокировкой, при его обгоне грузовых поездов При ориентировочных расчетах коэффициент съема грузовых поездов 17 «поездами-скороходами» при их непачечной, частично-пачечной и пачечной прокладке определяется по формуле (24), в которой Т сдв равно: Т сдв t хогрз t хогп п пс К пач 1 t хогп пс , 2 (33) п где К пач - среднее количество «поездов-скороходов», пропускаемых в пачке, определяемое отношением суммарного числа «поездов-скороходов» на графике к количеству их пачек, считая при разрозненной прокладке один поезд за одну пачку; t хогр з - время хода грузового поезда по ограничивающему перегону, мин. При обгонах «поездов-тихоходов» грузовыми поездами на однопутных участках, оборудованных автоблокировкой, коэффициент съема определяется на пару пропускаемых «поездов-тихоходов». При непакетной и пакетной прокладках грузовых поездов коэффициент съема для «поездов-тихоходов» рассчитывается по формуле: sr sr К Т сдв Т сдв н ч пт 1 н ч Т пер , (34) sr sr где Т сдв - средняя величина сдвижки ниток графика нечетного или четного , Т сдв н ч грузовых поездов при пропуске соответственно нечетного и четного «поездовтихоходов», мин; н п - период непакетного (при разрозненной прокладке грузовых поездов) или Т пер пакетного (при их пакетной прокладке) графика, мин. Если число «поездов-тихоходов», пропускаемых в пакете, превышает число грузовых поездов в пакете, то средняя величина сдвижки линий хода грузовых поездов: Т sr сдв 1 пт N пак пт k пак К пак 1 i 1 N птi i Т max сдв I i 1 , (35) max где Т сдв - максимальная величина сдвижки ниток графика нечетного или четного грузовых поездов при их непакетной прокладке и одиночном проследовании по участку «поезда-тихохода», мин; пт k пак - максимальное число «поездов-тихоходов» в пакете; пт N пак - количество пакетов «поездов-тихоходов» на графике, считая при непакет- ной прокладке одну пару поездов за один пакет; 18 N птi - количество «поездов-тихоходов», пропускаемых по железнодорожному участку соответственно одиночным порядком, и в пакетах по два, три и т.д. поезда. В противном случае: sr max Т сдв Т сдв . (36) max Величина Т сдв в формулах (35) и (36) определяется для каждого случая прокладки грузовых поездов (непакетным способом, в пакетах по два, три и т.д. поезда) на основе построения соответствующих фрагментов графиков (рис.4.5). При частично-пакетном графике движения грузовых поездов коэффициент съема «поездами-тихоходами» определяется по формуле (5), в которой параметры и рассчитываются по формулам (6) и (7), а величины п и п определяются из выражения (34) изложенным порядком. В этом случае величина бюджета времени, выделяемого для пропуска грузовых поездов, рассчитывается по формуле (9). max Т сдв 12 6 9 6 4 t н т2 t t t ч г3 t н т3 2 2 340 201 0 201 6 200 8 200 200 3 47 6 9 3 81 3 5 9 47 1 5 ч т2 5 2 н г3 81 4 7 3 t ч г2 25 1 3 1 t н г2 69 5 201 1 201 9 3 1 8 201 201 200 7 5 3 200 200 200 t гн1 t гч1 t тн1 t тч 1 13 66 2 6 4 6 11 8 201 4 201 2 4 10 8 4 6 201 9 2 201 8 А 4 Вр.хода гр. пт. н ч н ч t 1 ч т3 3 7 36 7 14 6 9 58 1 1 9 225 3 92 Т пер 3 5 14 9 58 7 Т пер 2 3 58 14 9 9 6 36 7 3 1 5 5 92 1 7 36 3 58 7 92 3 9 t гн4 t гч4 t тн 4 t тч 4 6 4 58 4 14 14 1 2 5 14 7 36 8 7 2 92 4 36 8 4 58 92 14 t гн5 t гч5 t тн 5 t тч 5 5 4 9 3 4 9 1 3 4 2 6 5 9 2 1 6 2 6 5 6 8 7 8 2 1 2 4 3 4 8 7 8 t гн6 t гч6 t тн 6 t тч 6 6 7 3 4 3 46 7 7 2 58 9 92 3 14 5 58 9 7 1 14 5 36 7 7 1 92 t гн7 t гч7 t тн 7 t тч 7 Б 8 1 2 4 7 9 5 4 3 10 «нитка поезда-тихохода» сдвигаемые «нитки» грузовых поездов 6 7 9 2 3 11 6 5 8 9 2 1 4 5 12 8 13 «нитки» грузовых поездов снимаемые «нитки» грузовых поездов Рис.4 Непакетный график пропуска «поезда-тихохода» по однопутному железнодорожному участку, оборудованному автоблокировкой, при его обгоне грузовыми поездами При пакетном графике и разном числе поездов в пакетах (например, два и три) в формулу (5) подставляются значения коэффициентов съема, рассчитанные по формуле (34), соответственно для двух и трех поездов в пакете. Величина для двух поездов в пакете при этом определяется по формуле (8), а коэффициент для трех поездов в пакете рассчитывается по формуле (7). В обеих формулах 19 п представляет собой отношение числа грузовых поездов, проложенных в паке- тах по три поезда, к общему числу поездов. 6 8 ч г3 4 6 1 4 8 69 8 3 9 7 4 4 69 25 8 5 9 2 1 5 7 8 81 4 5 4 14 1 13 69 14 3 6 3 6 92 92 пак Т пер 2 н г3 3 5 t гн2 t гч2 t тн 2 t тч 2 2 9 201 7 201 3 5 2 5 201 3 201 7 1 8 1 201 9 200 7 200 5 200 t гн1 t гч1 t тн1 t тч 1 6 max Т сдв 12 202 0 202 2 2 11 201 2 201 4 2 10 201 6 340 2 9 200 8 201 0 8 А 200 4 200 6 Вр.хода гр. пт. н ч н ч пак Т пер 5 1 7 1 7 3 3 6 69 6 7 7 7 9 92 925 3 6 25 36 58 58 8 н ч т3 т3 t t t t 3 2 2 3 5 58 3 8 9 9 1 5 5 8 4 14 4 5 5 6 5 6 7 7 3 3 1 36 41 6 3 69 69 7 4 7 t гн4 t гч4 t тн 4 t тч 4 6 4 н г5 ч г5 9 9 8 8 6 6 2 5 25 4 1 1 1 81 1 81 7 8 7 8 6 9 6 9 35 35 25 н ч т5 т5 t t t t Б 8 1 4 47 7 7 9 3 3 10 6 7 6 79 9 11 Условные обозначения: «нитка поезда-тихохода» сдвигаемые «нитки» грузовых поездов 5 2 5 2 58 5 8 12 13 «нитки» грузовых поездов снимаемые «нитки» грузовых поездов Рис.5 График пропуска «поезда-тихохода» в пакете по однопутному железнодорожному участку, оборудованному автоблокировкой При обгонах «поездов-тихоходов» грузовыми поездами на однопутных участках, оборудованных полуавтоматической блокировкой, коэффициент съема определяется в полном соответствии с положениями, изложенными для «поездов-скороходов». При этом в формулу (34) вместо К пак подставляется К пач - чисн п ло грузовых поездов, пропускаемых в пачке. В этой же формуле Т пер - период непачечного (при разрозненной прокладке грузовых поездов) или пачечного (при их пачечной прокладке) графика, мин. Средняя величина сдвижки линий хода грузовых поездов: Т sr сдв 1 пт N пач k пач N k пач N птi птi max пт гр i К пач t огпт пс , N Т i 1 t t птi сдв ог ог i i i 2 i К пач пт пт (37) max где Т сдв - максимальная величина сдвижки ниток графика нечетного или четного грузовых поездов при их непачечной прокладке и одиночном проследовании по участку «поезда-тихохода», мин; пт k пач - максимальное число «поездов-тихоходов» в пачке; t огпт - время следования «поезда-тихохода» по ограничивающему перегону, мин; t оггр - время следования грузового поезда по ограничивающему перегону, мин; пт N пач - количество пачек «поездов-тихоходов» на графике, считая при непачечной 20 прокладке одну пару поездов за одну пачку; од N пт - количество «поездов-тихоходов», пропускаемых по железнодорожному участку одиночным (разрозненным) порядком; N птi - количество «поездов-тихоходов», пропускаемых по железнодорожному участку в пачках по два, три и т.д. поезда. При частично-пачечном графике движения грузовых поездов коэффициент съема «поездами-тихоходами» определяется по формуле (5), в которой параметры и рассчитываются по формулам (6) и (16), а величины п и п определяются из выражения (34) изложенным порядком. В этом случае величина бюджета времени, выделяемого для пропуска грузовых поездов, рассчитывается по формуле (18). При пачечном графике и разном числе поездов в пачках (например, два и три) в формулу (5) подставляются значения коэффициентов съема, рассчитанные по формуле (34) соответственно для двух и трех поездов в пачке. Величина для двух поездов в пачке при этом определяется по формуле (17), а коэффициент для трех поездов в пачке рассчитывается по формуле (16). В обеих формулах п представляет собой отношение числа грузовых поездов, проложенных в пачках по три поезда, к общему числу поездов. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ На основании выполненных исследований можно сформулировать следующие основные ВЫВОДЫ и ПРЕДЛОЖЕНИЯ. 1. Достоверная оценка уровня использования наличной пропускной способности железнодорожных участков и направлений является фундаментальной основой для решения важнейших эксплуатационных задач оперативного и стратегического характера, связанных с развитием и использованием инфраструктурного комплекса железнодорожного транспорта. При выполнении такой оценки используют коэффициенты съема грузовых поездов поездами других категорий с целью приведения их к первым. Анализ предлагаемых в действующей Инструкции по расчету наличной пропускной способности железных дорог формул по определению коэффициентов съема показал, что они содержат ряд логических ошибок и не учитывают как особенности функционирования конкретных желез21 нодорожных участков, так и отдельные общепринятые параметры графика движения поездов. 2. Величина коэффициента съема грузовых поездов для каждого конкретного однопутного железнодорожного участка в основном определяется двумя факторами: режимом движения поезда любой категории по отношению к грузовым поездам и выбранным способом прокладки поездов на графике движения (безобгонная или с обгонами поездов одних категорий поездами других категорий). Первый фактор позволяет декомпозировать все поезда по отношению к грузовым на две группы, для которых и должны разрабатываться формулы расчета коэффициентов съема: «поезда-скороходы» и «поезда-тихоходы». Комплексность методологии предполагает также разработку методов расчета коэффициентов съема грузовых поездов на однопутных участках, оборудованных автоблокировкой и полуавтоматической блокировкой, а также учет пакетности (пачечности) графика движения поездов. 3. Разработаны формулы для определения величин коэффициентов съема грузовых поездов «поездами-скороходами» при их безобгонной прокладке на однопутных железнодорожных участках, оборудованных автоблокировкой и полуавтоматической блокировкой для непакетного (непачечного), частично-пакетного (частично-пачечного) и пакетного (пачечного) графика движения. Формулы учитывают основной и дополнительный съем. Если первый вызван различным временем нахождения поездов на участке, то второй – обусловлен некратностью интервалов между «поездами-скороходами» периоду графика грузового движения. Формулы учитывают также возможный пакетный (пачечный) пропуск части «поездов-скороходов». Кроме того, формулы расчета коэффициентов съема для пакетного (пачечного) графиков движения учитывают как одинаковое число грузовых поездов, пропускаемых в пакетах (пачках), так и различное число грузовых поездов, объединяемых в пакеты (пачки). 4. В диссертации разработаны формулы для определения величин коэффициентов съема грузовых поездов «поездами-тихоходами» при их безобгонной прокладке на однопутных железнодорожных участках, оборудованных автоблокировкой и полуавтоматической блокировкой для непакетного (непачечного), частично-пакетного (частично-пачечного) и пакетного (пачечного) графика движе22 ния. Как и для «поездов-скороходов», формулы учитывают основной и дополнительный съем, а также возможный пакетный (пачечный) пропуск части «поездовтихоходов». Установлено, что величины коэффициентов съема в основном зависят от разности времени нахождения на участке «поездов-тихоходов» и грузовых поездов, а также периода графика движения грузовых поездов. 5. Рассматривая процедуру определения коэффициента съема на однопутном железнодорожном участке при пропуске поездов с обгонами, можно ограничиться анализом их движения в одном направлении (четном или нечетном). Пропуск «поезда-скорохода» или «поезда-тихохода» влияет на съем не только грузовых поездов, следующих в одном с ними направлении, но и на съем грузовых поездов встречного направления. Компенсация такого съема заложена в пропуске «поездов-скороходов» или «поездов-тихоходов» в обратном направлении. 6. В общем случае величина коэффициента съема грузовых поездов «поездами-скороходами» и «поездами-тихоходами» при движении с обгонами на однопутных железнодорожных участках, оборудованных автоблокировкой или полуавтоматической блокировкой, равна отношению максимальной сдвижки нитки грузового поезда к периоду графика. Величина такой сдвижки полностью определяется характеристикой железнодорожного участка (соотношением времен хода поездов по отдельным перегонам). Поэтому для получения абсолютно точного значения коэффициента съема необходимо по каждому однопутному железнодорожному участку, оборудованному автоблокировкой, строить фрагмент графика и определять данную сдвижку прямым порядком (графо-аналитическим способом). При этом достаточно установить величину сдвижки для непакетного (непачечного) графика движения грузовых поездов, т.к. при пакетном (пачечном) и частично-пакетном (частично-пачечном) графиках величина сдвижки ниток грузовых поездов не изменяется. 7. На величину сдвижки ниток графика грузовых поездов оказывает влияние пакетный (пачечный) пропуск «поездов-скороходов» и «поездов-тихоходов. При наличии на железнодорожном участке различных вариантов пропуска «поездов-скороходов» и «поездов-тихоходов» (непакетный, пакетный с двумя, тремя и т.д. поездами в пакете) для каждого из них разрабатывается фрагмент графика движения и определяется величина сдвижки ниток грузовых поездов, а результирующее значение сдвижки рассчитывается как средневзвешенное значение. 23 Установлено, что на величину сдвижки ниток графика оказывает влияние и продолжительность стоянок «поездов-тихоходов» на раздельных пунктах, а также число и размещение раздельных пунктов, на которых предусматриваются остановки «поездов-тихоходов». Если раздельные пункты, на которых предполагается работа «поездов-тихоходов», не совпадают с раздельными пунктами скрещения грузовых поездов, то величина сдвижки линий хода последних существенно возрастает. Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах. 1. Попова Е.А. Аналитическая оценка коэффициентов съема грузовых поездов «поездами-тихоходами» при их прокладке с обгонами. М.: Наука и техника транспорта. - 2009. - №4. – с.47-52. 2. Биленко Г.М.,Попова Е.А. Аналитическая оценка коэффициентов съема грузовых поездов «поездами-скороходами» при различных схемах прокладки на графике. М.: Наука и техника транспорта. - 2010. - №1. – с.43-51. 3. Биленко Г.М., Попова Е.А. Аналитическая оценка коэффициентов съема грузовых поездов «поездами-тихоходами» при безобгонной прокладке. В сб: Современные проблемы совершенствования работы железнодорожного транспорта. Межвузовский сборник научных трудов/ Под ред. д.т.н., проф. В.А.Бугреева. – М.: МИИТ, 2010. – с.45-49. 4. Попова Е.А. Аналитическая оценка времени нахождения грузовых поездов на однопутных железнодорожных участках. В сб: Современные проблемы совершенствования работы железнодорожного транспорта. Межвузовский сборник научных трудов/ Под ред. д.т.н., проф. В.А.Бугреева. – М.: МИИТ, 2010. – с.68-70. Попова Елена Александровна Методы расчета коэффициентов съема грузовых поездов на однопутных железнодорожных участках 05.22.08 – Управление процессами перевозок Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Подписано в печать Заказ № Формат 60 90/16 Тираж 80 экз. _____Усл. – печ. л.-1,5_____________________________________________________ 127994, Москва, ул. Образцова, д.9, стр.9, УПЦ ГИ МИИТ 24