Влияние технического состояния стационарных устройств и подвижного состава на пропускную способность железнодорожных линий

Железнодорожный транспорт в Российской Федерации имеет исключительно важное значение в жизнеобеспечении многоотраслевой экономики и реализации социально значимых услуг по перевозке пассажиров. На его долю приходится более 75% грузооборота и 40% пассажирооборота, выполняемого транспортом общего пользования.

Структурные изменения в экономике России, постепенный выход из кризиса и наращивание производства, усиление экспортной направленности сырьевых поставок, переориентация грузопотоков, требуют реализации новых подходов к использованию технического потенциала железнодорожного транспорта.

Падение объемов перевозок в середине 90-х годов прошлого столетия привело к необходимости обеспечить соответствие имеющегося технического оснащения железных дорог уровню выполняемой работы. В этой связи происходило закрытие и консервация раздельные пунктов и малодеятельных линий.

В последние годы политика развития сети железных дорог Российской Федерации направлена на усиление пропускной и провозной способности главных железнодорожных направлений с интенсивным движением грузовых и пассажиррких поездов и поддержание в надлежащем техническом отношении второстепенных линий.

В этой связи на территории России на первом этапе предложено создать так называемые транспортные коридоры (МТК), которые соединили бы промышленные центры между собой и с морскими портами, а также с пограничными станциями, равно как и последние между собой, т. е. фактически пункты заражения и погашения больших грузопотоков. Создание транспортных коридоров является отражением решения Комитета по внутреннему транспорту Европейской экономической комиссии ООН, которая определила приоритетные направления транспортных связей, нашедших свое отражение в создании девяти общеевропейских транспортных коридоров (так называемые «Критские коридоры»), три из которых частично проходят по территории Российской Федерации.

Для более полного использования преимуществ географического положения страны, реализации ее транспортного потенциала Правительство России приняло решение о формировании дополнительно к общеевропейским международных транспортных коридоров на территории нашей страны.

Основными критериями выбора железнодорожных направлений для включения в МТК на территории России стали совокупности наиболее технически оснащенных магистральных транспортных коммуникаций, обеспечивающих перевозки пассажиров и грузов в международном сообщении на направлениях их наибольшей концентрации и связывающих разные страны.

Ожидается, что к 2010 году перевозки внешнеторговых грузов составят 645−655 млн. т, в т. ч. экспорт — 550−555 млн. т, импорт — 95−100 млн.т. Размер транзитных перевозок увеличится в 2,9−3 раза и достигнет 58−60 млн.т. Перевозки транзитных грузов в контейнерах на важнейших широтных направлениях возрастут в 10−11 раз и составят 250−300 тыс. единиц, а на направлении Север-Юг достигнут 80−100 тыс. единиц.

Основным видом транспорта в МТК являются железные дороги, которые обеспечивают перевозки грузов и в сообщении Восток-Запад, и в сообщении Север-Юг, а также на подходах к основным российским портам. Перевозки внешнеторговых и транзитных грузов на отдельных железнодорожных направлениях этих коридоров достигают 14−25 млн. т, в перспективе до 2010 г. ожидается их рост в 1,5−2 раза.

Железнодорожные направления, входящие в МТК, являются в основном технически хорошо оснащенными и имеющими общегосударственное значение. Их общая протяженность составляет 23 112 км, т. е. почти четверть главных путей железных дорог Российской Федерации. Они представляют собой главным образом двухпутные линии (95% общей протяженности железных дорог, входящих в МТК). Все участки направлений оборудованы автоматической блокировкой и диспетчерской централизацией. Длина электрифицированных линий составляет 18 933 км, или 84% общей протяженности МТК. Тепловозной тягой обслуживаются 4179 км.

Из представленного выше следует, что в ближайшей перспективе следует ожидать существенный рост размеров грузового и пассажирского движения по участкам, входящим в транспортные коридоры, что несомненно потребует увеличения их пропускной и провозной способности.

В этой связи проблема реальной оценки пропускной и провозной способности грузонапряженных линий несомненно актуальна, а ее решение является основой не только для оценки этапного усиления железнодорожных участков, но и для определения качественных параметров перевозочной работы.

Практика работы железных дорог показывает, что на процесс организации движения грузовых и пассажирских поездов большое влияние оказывает состояние технических устройств и подвижного состава. Возникающие в процессе их эксплуатации отказы приводят к снижению пропускной и провозной способности отдельных участков и целых направлений. Кроме того, они вызывают большие потери, связанные с пропуском поездои вагонопо-токов.

На основании выше изложенного актуальной является оценка влияния отказов технических средств и подвижного состава на пропускную и провозную способность железнодорожных участков. Данной проблеме и посвящено настоящее исследование.

4.7. Выводы по главе 4.

4.7.1. В настоящее время на двухпутных участках потери участковой скорости (в целом по сети железных дорог) против нормы графика составляют 2,7 км/ч, а по отдельным участкам достигают 8−12 км/ч. Это вызывает и соответствующие потери пропускной и провозной способности. При удлинении участков безостановочного пропуска поездов (увеличении расстояний между ПТО) и сохранении существующей организации работы ПТО поток отказов возрастает. При прочих равных условиях с увеличением расстояний между ПТО, скорости движения поездов и числа вагонов в их составах количество отказов возрастает почти пропорционально изменению этих показателей.

4.7.2. Надежность устройств пути при сверхнормативном тоннаже снижается за счет увеличения одиночного выхода рельсов и количества предупреждений. Изменение количества и характера предупреждений от величины пропущенного тоннажа требует установления определенной функциональной зависимости. При прочих равных условиях при просроченном капитальном ремонте пропускная способность двухпутных участков уменьшается на 14−15 поездов в каждом направлении по сравнению с эксплуатацией рельсов при нормированном тоннаже.

4.7.3. За время следования поезда по участку отказы локомотивов могут быть на перегонах (вынужденная остановка, снижение скорости и, в связи с этим, опоздание) и на промежуточных станциях участка. Каждый такой отказ локомотива по-разному влияет на пропускную и провозную способность. Количество отказов, вызвавших непредусмотренные остановки локомотивов на линии, существенно возрастают с пробега 200 тыс. км, т. е. перед первым подъемочным ремонтом. Увеличение отказов наблюдается и перед другими видами периодического ремонта тепловозов и электровозов.

4.7.4. По устройствам энергоснабжения количество отказов, установленное на основе учетных форм ЭУ-93, ЭУ-92, не полностью характеризует уровень надежности устройств энергоснабжения, т.к. учитывают только один вид отказов — повреждения. Ввиду того, что среднесуточное количество подобных отказов является достаточно малой величиной, нет необходимости в проведении специальных расчетов для оценки влияния этих отказов на пропускную способность. Значительное число отказов наблюдается на крупных станциях по устройствам электрической централизации стрелок.

4.7.5. Выполнена оценка степени влияния на пропускную и провозную способность отказов отдельно вагонов, локомотивов и устройств пути. Она позволила установить уровень снижения пропускной и провозной способности из-за отказов каждого технического устройства и типа подвижного состава. Кроме того, данные раздельного анализа могут быть использованы для разработки необходимых мероприятий по повышению уровня надежности различных элементов технического оснащения линии.

4.7.6. Даже при больших размерах движения практически отсутствует взаимное влияние отказов на задержки поездов и возможности совмещения потерь пропускной способности. Это позволяет при определении общих потерь суммировать потери от каждого отказа. При рассмотрении совместного количества отказов по устройствам пути, локомотивам и вагонам количество отказов будет примерно в 3 раза больше, чем в отдельности по каждому техническому элементу оснащения линии. Кроме того, сами отказы различаются как по характеру возникновения, так и по времени восстановления. В этом состоит и сложность совместной оценки отказов по нескольким техническим элементам. С достаточной для практических целей точностью потерю пропускной способности от всех отказов по разным элементам технического оснащения можно определять путем суммирования потерь от каждого отказа.

4.7.7. При определении задержек и участковой скорости грузовых поездов взаимное влияние отказов сказывается сильнее, чем при расчете пропускной способности. При высоких (более 80 поездов) размерах грузового движения может не закончиться период восстановления нормального движения поездов после одного отказа, как появится следующий отказ. В этом случае значительно возрастут задержки грузовых поездов, и резко снизится участковая скорость. Общая величина задержки, определенная как сумма задержек при раздельном рассмотрении отказов по этим техническим элементам оснащения линии, будет несколько занижена. Причем с увеличением размеров движения разница между учтенными и действительными задержками возрастает.

4.7.8. Величина снижения расчетной пропускной способности из-за отказов зависит от многих факторов, но, в основном, от размеров движения, технического оснащения линии и характеристики ее состояния. На линиях, где эксплуатируются современные локомотивы и вагоны и усилены устройства пути, соответствующие потери будут меньше. На линиях, где мощность пути не соответствует грузонапряженности, а также с эксплуатацией устаревших вагонов и локомотивов, величина снижения пропускной и провозной способности может быть и больше рассчитанной.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

На основании выполненных исследований можно сформулировать следующие основные выводы и предложения.

1. В современных условиях перехода к новой технологии управления перевозками при одновременном повышении уровня грузонапряженности железных дорог и степени заполнения пропускной способности участков следует рассматривать вопросы надежности одних технических средств железнодорожного транспорта в увязке с надежностью работы других технических средств, а также с уровнем организации перевозочного процесса. Имеется необходимость приведения в соответствие уровней надежности используемых технических средств с уровнем заполнения пропускной способности железнодорожных линий. Проведение исследований по определению уровней надежности отдельных технических средств приобретает особую актуальность, т. к. с их помощью определяются пути конструкционного и технологического совершенствования различных технических средств, принципы и методы поддержания их в исправном состоянии.

2. Разработка рациональных мероприятий по улучшению технического состояния транспортных средств базируется на многофакторном анализе с целью определения наиболее активно влияющих из этих факторов. Ввиду разного характера и неодинакового влияния отказов устройств пути, энергоснабжения, связи и СЦБ, локомотивов и вагонов на результаты решения поставленной задачи разработана аналитическая модель оценки влияния отказов на пропускную и провозную способность участка для каждого рассматриваемого технического устройства и типа подвижного состава. Разработанная модель включает аналитические зависимости между параметрами решаемой задачи в виде алгебраических уравнений и учитывает важнейшие факторы, влияющие на пропускную и провозную способность.

3. Разработана методика определения потерь пропускной способности на двухпутных линиях, оборудованных автоблокировкой, в связи с отказами технических устройств. Относительные потери из-за отказов устройств пути и энергоснабжения определяются в зависимости от продолжительности действия предупреждений и их взаимного расположения на участке, либо от продолжительности периода сверхнормативного падения напряжения. Каждый час неисправности перегонных устройств автоблокировки снижает пропускную способность на 3−3,5 поезда. Суммарные задержки поездов при вынужденной остановке на перегонах из-за неисправности (отказа) подвижного состава или замене остродефектных элементов верхнего строения пути зависят от количества и продолжительности отказов, места и времени их появления на участке. В зависимости от данных факторов в работе установлены характерные схемы расположения отказов на участке, при которых задержки поездов будут близки соответственно к минимальным, максимальным и средним значениям.

4. Надежность устройств пути при сверхнормативном тоннаже снижается за счет увеличения одиночного выхода рельсов и количества предупреждений. Установлена функциональная зависимость, отражающая изменение количества и характера предупреждений от величины пропущенного тоннажа. При просроченном капитальном ремонте (при прочих равных условиях) пропускная способность двухпутных участков уменьшается на 14−15 поездов в каждом направлении по сравнению с эксплуатацией рельсов при нормированном тоннаже.

5. Отказы поездных локомотивов на перегонах и на промежуточных станциях участка по-разному влияют на пропускную и провозную способность железнодорожных линий. Количество отказов, вызвавших непредусмотренные остановки локомотивов на линии, существенно возрастает с пробега 200 тыс. км, т. е. перед первым подъемочным ремонтом. Увеличение отказов наблюдается и перед другими видами периодического ремонта тепловозов и электровозов.

6. Результаты расчетов по оценке степени влияния отказов отдельно вагонов, локомотивов и устройств пути на пропускную и провозную способность позволяют установить уровень снижения пропускной и провозной способности из-за отказов каждого технического устройства и типа подвижного состава. Эти данные могут быть использованы для разработки необходимых мероприятий по повышению уровня надежности различных элементов технического оснащения линии. Практически полное (даже при больших размерах движения) отсутствие взаимного влияния отказов на задержки поездов и возможности совмещения потерь пропускной способности позволяет суммировать потери от каждого отказа при определении общих потерь.

7. Величина снижения расчетной пропускной способности из-за отказов зависит, в основном, от размеров движения, технического оснащения линии и характеристики ее состояния. На линиях, где эксплуатируются современные локомотивы и вагоны и усилены устройства пути, соответствующие потери будут меньше. На линиях, где мощность пути не соответствует грузонапряженности, а также с эксплуатацией устаревших вагонов и локомотивов, величина снижения пропускной и провозной способности может быть больше рассчитанной.

8. При определении участковой скорости грузовых поездов взаимное влияние отказов сказывается сильнее, чем при расчете пропускной способности. При размерах грузового движения свыше 80 поездов может не закончиться период восстановления нормального движения поездов после одного отказа, как появится следующий отказ. В этом случае снижение участковой скорости из-за задержек грузовых поездов значительно. Общая величина задержки, определенная как сумма задержек при раздельном рассмотрении отказов по техническим элементам, в этом случае будет несколько заниженной. С дальнейшим увеличением размеров движения разница между учтенными и действительными задержками возрастает.