Теория и практика расчета мощностей железнодорожных станций

Железные дороги России по размерам перевозок занимают третье место в мире (после США и Китая). В период перестройки Российские железные дороги сохранились как единый организм^ что обеспечило выполнение ими потребностей народного хозяйства и населения в перевозках. Главное требование заключается в организаций такого продвижения ваго-нопотоков, при котором обеспечивается доставка грузов получателям в требуемые сроки и в нужном количестве.

Важнейшее значение для бесперебойного продвижения вагонопото-ков принадлежит станциям, от устойчивой работы которых зависит деятельность железнодорожных направлений и в целом сети, сокращение эксплуатационных расходов, повышение доходности работы железнодорожного транспорта как базовой отрасли народного хозяйства страны.

Примерно три четверти оборота вагон находится на станциях и именно на них имеются основные резервы своевременного и качественного обеспечения перевозок, требуемого законом России «О Федеральном железнодорожном транспорте». Значительна роль станций в системе фирменного транспортного обслуживания, направленного на повышение эффективности работы с грузовладельцами за счёт перехода от управления вагонопотоками к регулированию грузопотоков. В условиях рыночной экономики роль железнодорожных станций возрастает, так как они являются первичными звеньями, через которые осуществляется связь железных дорог с грузоотправителями и грузополучателями.

В связи с переключением поездопотоков на более экономичные электрифицированные линии, загрузка последних возрастает и в определенных условиях требуется развивать станции на этих линиях.

Образование новых государств и границ повлекло за собой возникновение множества пограничных железнодорожных станций, которые изза недостаточной технической оснащенности и неподготовленности к выполнению новых функций сдерживают продвижение вагонопотоков. Поэтому необходимо обеспечить: должную организацию взаимодействия железных дорог России с железными дорогами стран-Содружества Независимых Государств и дальнего зарубежьясовершенствование работы межгосударственных пограничных переходов и станций, расформирующих и формирующих составы поездов в соседние или третьи страныоборудование станций устройствами для выполнения пограничного, иммиграционного, таможенного, санитарно-карантинного, ветеринарного, фитосани-тарного, технического и коммерческого контролявысокую эффективность функционирования международных транспортных коридоров, находящихся на территории России, Следовательно, требуется осуществить реконструкцию существующих (в основном участковых и сортировочных) станций для выполнения ими функций пограничных железнодорожных станций (Г1ЖС), а также строительство новых ПЖС на границах с Финляндией, Эстонией, Латвией, Литвой, Китаем и другими государствами, что будет способствовать повышению конкурентоспособности железных дорог России.

Серьезные затруднения имеют место с переработкой вагонопотоков на предпортовых и портовых станциях. В соответствии с программой «Возрождение торгового флота России» осуществляется реконструкция существующих и строительство новых морских портов. Поэтому требуется сооружение развитых предпортовых и портовых станций, обеспечивающих работу всего комплекса перевалочных устройств портов и в первую очередь их причальных фронтов, так как в противном случае задержки вагонов нарушают работу не только самих портов, но и целых железнодорожных направлений, что наносит дорогам значительные убытки.

В связи с отмеченным считается приоритетным в инвестиционной политике МПС России развитие и укрепление материально-технической базы пограничных и портовых станций и ближайших к ним подходов для усиления их пропускной и перерабатывающей способности на Октябрьской, Калининградской, Северной, Московской, Юго-Восточной, СевероКавказской, Восточно-Сибирской, Забайкальской и Дальневосточной железных Дорог.

В необходимых случаях проектируются и сооружаются новые железнодорожные линии с находящимися на них станциях, например, из района Архангельска в район Перми с использованием существующих участков железных дорог, линия Буденовск-Нефтекумск-Артезиан для связи между портами Азово-Черноморского бассейна и Каспийского моря в обход Чеченской Республики и другие. Осуществляется реконструкция станций при передаче грузового движения с линии Санкт-Петербург-Москва на параллельные хода.

К стабилизации и развитию экономики страны и, следовательно, росту требований к железнодорожному транспорту по обеспечению устойчивого его функционирования надо готовиться заранее. Если в 50-е годы был взят курс на революционное преобразование — замену паровой тяги электрической и дизельной (широкое применение которых имело решающее значение в повышении эффективности и интенсификации работы сети дорог), — то в перспективе укрепления технической и технологической базы повышения мощности51) потребуют станции. Наличие резервов пропускной «Мощности железнодорожных станций» характеризуются набором параметров, к которым относятся потребная и наличная пропускная (перерабатывающая) способность станций, технически допустимые и экономически целесообразные уровни их использования. и перерабатывающей способности станций повысит надежность работы железных дорог и обеспечит использование преимуществ организации поездной работы по твердым ниткам графика.

Основными мероприятиями интенсификации работы станций и совершенствование их путевого развития и технической оснащенности должны быть Следующие. Использование интенсивной ресурсосберегающей технологий работы станций на базе прогрессивных типовых технологических процессов, учитывающих обращение тяжеловесных (в пределах полезной длины путей) и соединенных поездов (в первую очередь на однопутных линиях с высоким заполнением пропускной способности), широкое применение групповой маршрутизации. Сооружение на станциях специальных путей и других устройств для формирования групповых поездов и обмена групп вагонов на попутных станциях, а также сортировоч-но-группировочных парков с горками для детальной подборки местных вагонов по станциям участков и пунктам грузовой работы. Увеличение числа и длины станционных путей для работы с тяжеловесными и соединенными поездами на грузонапряженных линиях.

К важнейшим мероприятиям относится комплексная механизация и автоматизация переработки составов на станциях, включающая устройства автоматического разъединения тормозных рукавов и расцепки вагонов, замедлители новых конструкций с высокой стабильностью тормозного эффекта, телеуправление горочными локомотивами, промышленное телевидение, электрическую централизацию стрелок и сигналов на новой элементной базе, надежные устройства закрепления вагонов, систему контроля состояния груза, сцепных приборов, нагрева букс и других элементов подвижного состава. Необходимо дальнейшее внедрение на станциях автоматизированных систем управления, включающих автоматизацию планирований, учета и отчетности, задание и реализацию оптимальных режимов поездной и маневровой работой, выдачу данных о положении на станциях и подходах к ней на дисплеи, графопостроители, печатающие и другие устройства.

Эффективность автоматизации повысит система номерного учета, контроля дислокации, анализа использования и регулирования вагонного парка на железных дорогах (ДИСПАРК) с надежным считыванием информации с Движущегося подвижного состава й ввода ее в ЭВМ, а также рационализация и машинная ориентация грузовых перевозочных документов и автоматизация операций по их обработке.

Выполнение перечисленных операций обеспечит устойчивую работу станций и всего транспортного конвейера в оптимальных режимах с высокой надежно стью* даст возможность получать реальную отдачу от электрификации, автоблокировки, диспетчерской централизации, дополнительных главных путей на перегонах и новых линий.

ВЫВОДЫ ГЮ РАЗДЕЛУ III.

1. Поскольку аналитические методы во многих случаях не дают правильных результатов, то время нахождения вагонов на станциях надо определять с использованием обобщенных результатов моделирования их работы.

Входящее в продолжительность нахождения на сортировочной станции транзитного вагона с переработкой время простоя в приемном парке зависит в основном от величины загрузки горки, учитывающей работу с вагонами ЗСГ. Задержки в сортировочном парке в ожидании выполнения операций по окончанию формирования зависят от уровня загрузки маневровых локомотивов вытяжек формирования, а простой на путях отправления — от резерва грузовых локомотивов. На участковых и других безгорочных станциях на время ожидания отправления оказывает влияние соотношение числа формируемых поездов и общего числа отправляемых со станции грузовых поездов.

2. Время нахождения на станции транзитного вагона без переработки при смене поездных локомотивов зависит от величины их резерва, а при отсутствии смены — от числа грузовых и пассажирских поездов, причем на однопутных линиях существенное влияние оказывает прокладка встречных поездов.

3. Реконструкцию существующих и строительство новых станций необходимо осуществлять в соответствии с потребной пропускной и перерабатывающей способностью с учетом оптимальной этапности их развития в течение расчетного периода Т=15.20 лет.

Переход от начального технического состояния станции к конечному может осуществляться в течение расчетного периода Т в тысячах вариантов ее развития. Поэтому для получения действительно оптимальной этапности развития надо пользоваться методом динамического программирования с учетом целочисленного характера большинства переменных, нелинейности целевой функции и имеющихся ограничений по допустимым загрузкам и логически недопустимым переходам.

4. Оптимальной этапности развития станции соответствует вектор оптимального управления (оптимальные стратегии), переводящий систему из начального состояния к конечному с минимальной суммой приведенных строительно — эксплуатационных расходов. Оптимальная этапность развития станции обеспечивает в течение расчетного периода экономию 3.7 млн.р. приведенных расходов в зависимости от размеров работы, удельных капиталовложений на 1 км станционных путей, стоимости вагоно-часа и других факторов.

5. Для стадии технико-экономического обоснования (ТЭО) рассмотрены семь исходных схем одно — и двусторонних сортировочных станций и разработаны 450 вариантов типизированных схемных решений оптимальной этапности их развития в зависимости от начальных размеров работы, темпа их роста, укрупненных показателей строительной стоимости и эксплуатационных расходов.

6. Эксплуатационный и перспективный резервы имеют место при превышении имеющейся мощности станции над ее используемой частью.

Эксплуатационный резерв обеспечивает устойчивую работу станции в реальных условиях ее работы с минимальными строительно-эксплуатационными расходами при выполнении заданного объема работы.

Перспективный резерв характеризуется наращиванием мощности станции скачками и постепенным его уменьшением по мере роста объемов работы. Этот резерв должен создаваться не позднее момента его исчерпания.

7. Наивыгоднейшие размеры эксплуатационного и перспективного резервов определяются на. основе оптимальной эталности развития станции в течение расчетного периода Т=15.20 лет с установлением оптимального соотношения между инвестициями для создания резервов и потерями в эксплуатационной работе, если фактические величины резервов будут ниже оптимального уровня.

8. Установлены зависимости между среднегодовым резервом и величинами резервов в средние, расчетные и максимальные сутки месяца максимальных перевозок.

Для каждой станции оптимальные величины резервов являются индивидуальными, зависящими от начальной схемы станции^ заданных объемов работы и других влияющих факторов.

9. Норму экономии времени на один вагон, следующий через станцию без переработки, надо устанавливать с учетом изменения суммарного времени нахождения на станции всех вагонов с переработкой и без нее до и после пропуска через станцию дополнительного числа вагонов без переработки, выделенных в отдельное назначение плана формирования поездов.

Ю.Так как вагоны ЗСГ вызывают рост среднего интервала поступления вагонов на сортировочные пути и увеличивают время на накопление, то необходимо к параметру накопления С добавлять величину Д^зсг.

11. При использовании различных режимов перевозок (в том числе по договорным тарифам) вместо одинаковой для всех струй вагонопотоков ставки вагона-час ев. ч следует для каждой струи вагонопотока учитывать приходящуюся на один час нормативного срока доставки груза стоимость его перевозки ед. Использование ед вместо ев. ч будет способствовать переходу от управления вагонопотоками к регулированию грузопотоков. При использовании детализированной исходной информации необходимо, чтобы (как планы отправительской маршрутизации и технический) план формирования поездов должен быть месячным, разрабатываемым на основе заявок грузоотправителей, В последующем с использованием системы ДИСПАРК [ПО] для непрерывного.

25″ слежения за вагонами должен быть осуществлен переход к автоматизированному оперативному управлению грузопотоков, в том числе с учетом принятых СФТО срочных заявок грузоотправителей.

12. Предложенная методика определения расчетных нормативов учитывает современные условия работы железнодорожного транспорта и позволит рассчитывать оптимальный план формирования поездов, используя имеющийся в ГВЦ МПС комплекс машинных программ с необходимой их доработкой.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

1. К' стабилизации и развитию экономики страны н, -следовательно, росту требований к железнодорожному трасш>ртутш-обес"ечению перевозок надо готовиться заранее, предусматривая укрепление технической и технологической базы новънншия мощности станций, что позволит получать реальную отдачу от электрификации, автоблокировки, диспетчерской централизации, дополнительных главных путей на перегонах тг новых линий. '.

2. Наличная пропускная способность станционныхпутей должна определяться с учетом технически необходимой доли т}ренускнюйкд?есо§-ности'для погашения отрицательного влияния внузрисуточной неравномерности движения грузовых поездов, разной продолжительности нения одних и тех же-операцийс конкретными составами, неравномерности составообразования, возникновения отказовтехнических средств ~н действия. других объективных факторов, а также-сучстом-неизбежиых тш-терь из-за пропуска пассажирских и. сборных поездов.

3. Для правильного определения пропускной способности стрелочных горловин необходимо учитывать перерьшь! в-нспользованиигганболее загруженных стрелок из-за передвижений, но враждебным маршрутам, -а также возможности электрической централизации стрелок и сигналов? ю использованию (по мере освобождения) изолированных стрелочных секций в одном маршруте для передвижений по другим маршрутам.

4. При определении перерабатывающей способности сортировочных горок важен учет влияния отказов имеющихся ~на них технических устройств, возможных нерасцепов вагонов, а также работы с вагонами, роспуск которых запрещен без локомотива (вагоны. ЗСГ). С целью выравнивания возможностей сортировочной системы по расформированию и формированию составов поездов ее перерабатывающую способность следует определять с использованием комплексного метода расчета.

5. Для сопостовимости величин имеющейся и требуемой мощностей станций любой влияющий фактор должен учитываться лишь один раз: либо при определении имеющейся мощности, либо требуемой.

6. Потребное число путей на станциях необходимо определять для расчетных размеров грузового движения, равных полусумме средних и максимальных в месяц максимальных перевозок и обеспечивать работу станции при расчетных размерах без задержек поездов на подходах, то есть надежность работы в расчетные сутки должна быть равна 100%.

7. Технически допустимые уровни загрузок устройств станции определяют величины их технически допустимых резервов и технически допустимых размеров работы станции.

8. Если к станции примыкают две и более линий, то после построения графика движения поездов на одной из них разработка графика на второй и других примыкающих линиях Должна ¡-выполняться с учетом установленных условий взаимодействия с работой станции.

9. Обработкой результатов моделирования работы станций установлено, что время нахождения вагона зависит в основном: в приемном парке — от величины загрузки горкив ожидании выполнения операций по окончанию формирования — от загрузки маневровых локомотивовв отправочном парке — от резерва ниток графика, обеспеченных локомотивами.

10. Выбор оптимальной этапности развития станции для освоения заданного объема работы в течение 15.20 — летнего расчетного периода с определением необходимых сроков ввода этапов следует осуществлять с использованием динамического программирования, обеспечивающего получение варианта развития станции с действительно минимальной суммой приведенных строительно-эксплуатационных расходов.

11. Степень надежности и качество работы станции зависят от уровня ее загрузки и, следовательно, от размеров эксплуатационного и перспективного резервов пропускной (перерабатывающей) способности.

12. В Современных условиях вместо одинаковой для всех струй ваго-нопотоков ставки вагона-час, следует для каждой струи вагонопотока учитывать приходящуюся на один час нормативного срока доставки груза стоимость его перевозка План формирования поездов должен быть месячным, разрабатываемым на основе заявок грузоотправителей.

13. По предложенным методикам разработаны детализированные алгоритмы и составлены машинные программы автоматизированных расчетов:

— пропускной и перерабатывающей способности станций;

— станционных и межпоездных интервалов;

— потребного числа путей и времени нахождения вагонов на станциях;

— оптимальной этапности развития станций ;

— нормативов плана формирования поездов.

14. Методика установления технически допустимых объемов работы станций должна быть использована при их сертификации.

15. Предложения, но нормативам плана формирования одногруппных поездов следует применить при совершенствовании системы организации вагонопотоков на сети железных дорог.

16. Детализированные алгоритмы, по которым составлены программы определения оптимальной этапности реконструкции станций на ЕС ЭВМ3 целесообразно использовать для разработки программ расчета на персональных компьютерах.

17. Дальнейшим направлением работы должно быть создание комплексной модели развития станций и железнодорожных участков, которая позволяла бы осуществлять развязку поездопотоков в узлах, решать различные эксплуатационные задачи и вопросы развития направлений сети железных дорог.