1.3 Основы процесса перевозок

Функционирование железной дороги как сложной системы включает ряд процессов: погрузку и выгрузку грузов, формирование и расформирование поездов, посадку и высадку пассажиров, передвижение поездов. Все эти процессы взаимоувязаны во времени и пространстве и выполняются по заранее разработанным и согласованным планом, основой которых является график движения поездов[3].

Графиком движения поездов называется графическое изображение зависимости пути, пройденного каждым поездом, от времени в интервале 0-24 часов. График движения поездов (рис.1.1) составляется в прямоугольной системе координат, по оси абсцисс откладывается время в минутах, а по оси ординат – путь в километрах. Характер процесса перевозок существенно зависит от числа главных путей и путевого развития раздельных пунктов, т.е. числа станционных путей на разъездах и станциях, способов управления движением поездов.

Рисунок 1.1 - Фрагмент графика движения поездов

Главными называют пути перегонов, а также их продолжение в пределах раздельных пунктов.

Станционными называют пути в границах станции: приемо – отправочные, сортировочные, погрузочно – выгрузочные и др.

В зависимости от числа главных путей различают железные дороги:

однопутные, когда все перегоны (участки железной дороги между раздельными пунктами) имеют один главный путь, по которому поезда идут попеременно в четном и нечетном направлениях в соответствии с принятым порядком нумерации поездов (рис.1.2, а);

однопутные с двухпутными вставками, когда в середине однопутного перегона размещен участок с двумя путями (двухпутная вставка) длиной 5-6 км (рис.1.2, б);

однопутно-двухпутные, где одно- и двухпутные перегоны чередуются через один или в произвольном порядке (рис.1.2, в);

двухпутные, когда на всем протяжении дорога имеет два главных пути, специализированных по направлениям движения (рис.1.2, г);

многопутные: трех-, четырехпутные, когда на всем протяжении дорога имеет более двух главных путей с различной специализацией (рис.1.2, д – трехпутная линия).

а – однопутная линия; б- однопутная с двухпутными вставками;

в – однопутно- двухпутная; г – двухпутная; д – трехпутная

Рисунок 1.2 - Структура главных путей линии:

Скрещение поездов – это событие, заключающееся в проследовании поездов противоположного направления в пределах раздельного пункта один мимо другого, когда один поездов движется по боковому пути. Различают остановочные и безостановочные скрещение поездов.

Остановочные скрещения – происходит на станциях и разъездах однопутной линии. При остановочном скрещении один или оба поезда останавливаются. Безостановочное скрещение происходит в пределах двухпутной вставки, построенной по середине перегона однопутной линии.

Обгон поездов – это событие, заключающаяся в том, что поезд, имеющий большую скорость, обгоняет поезд, идущий с меньшей скоростью в том же направлении. При обгоне более медленный поезд принимается на боковой путь раздельного пункта с остановкой и пропускает вперед по главному пути более быстрый поезд. На однопутных линиях для обгона используют разъезды и станции, на двухпутных линиях станции и обгонные пункты.

Графики движения поездов зависят от трех классификационных признаков:

-число главных путей;

-число поездов одного направления, которые могут находиться на перегоне;

-необходимость остановок поездов при скрещении.

На однопутных линиях главный путь предназначен для движения поездов в обоих направлениях, и при остановочном скрещении поездов на них применяют три различных способа организации движения: непакетный, пакетный и частично – пакетный.

Свое название эти способы получили от слова «пакет», которым принято называть группу поездов, следующих в одном направлении при минимальном их разграничении во времени и пространстве. Это разграничение зависит от способов управлением поездов.

При непакетном движении на каждом перегоне одновременно может находится только один поезд.

При пакетном движении на перегоне одновременно находятся несколько поездов одного направления. Число поездов в пакете обычно не превышает к = 2 - 3.

Частично – пакетное движение – комбинация непакетного и пакетного движений, когда часть поездов следует в пакетах, часть - одиночно.

На двухпутных линиях, где пути специализированы по направлениям движения на каждом из путей применяется пачечный и пакетный способы организации движения.

При пачечном движении на каждом перегоне находится только один поезд. Аналогично поезда следуют и на другом главном пути.

На однопутных линиях с двухпутными вставками применяется непакетное движение с безостановочным скрещением поездов. На однопутно- двухпутных линиях применяется пакетное движение с безостановочным скрещением поездов.

Управление с движением поездов осуществляется с помощью сигналов, расположенных в кабине локомотива, а также вдоль пути.

При полуавтоматической блокировке сигналы устанавливают на станциях, разъездах или на блокпостах, расположенных между раздельными пунктами с путевым развитием.

При автоматической блокировке движение поездов осуществляется с помощью реагирующих на проходящий поезд проходных светофоров с зеленым (З), желтым (Ж) и красным (К) огнями. Расстояние между светофорами называется блок-участком.

Автоматическая блокировка является наиболее совершенным способом управления движением поездов, особенно в комплексе с диспетчерской централизацией (ДЦ), когда на протяженном участке станционные сигналы и стрелочные переводы управляются дистанционно с главного диспетчерского пульта при помощи устройств телеуправления.

Способы организации и управления движением поездов зависят от числа главных путей и способа скрещения поездов.

При одинаковым числе поездов в нечетном и четном направлениях движении поездов называется парным, при неодинаковым – непарным.

При проектировании новой железной дороги необходимо обеспечить провозную способность не менее заданной. Для этого требуется не только надлежащим образом разместить вдоль линии раздельные пункты, на которых будет происходить скрещение поездов, но и выбрать наиболее целесообразные в данных конкретных условиях эксплуатации способы организации движения поездов. От принимаемых решений зависят не только первоначальная строительная стоимость линии, но и капитальные затраты на реконструкцию, когда рост размеров перевозок продиктует необходимость ее усиления[3].

Межпоездной интервал I – минимальное время, которым разграничиваются поезда при следовании по участкам, оборудованных автоматической блокировкой или полуавтоматической блокировкой с блокпостами.

Минимальная длина межпоездного пространственного интервала по условиям безопасности движения при езде «под зеленый свет» равна трем блок – участкам.

Проходные светофоры при проектировании железной дороги размещаются таким образом, чтобы с учетом профиля дороги получить заданный межпоездной интервал (от 6 до 10 мин) – временной межпоездной интервал

Станционный интервал τ– минимальный промежуток времени между прибытием одного поезда на раздельный пункт и прибытием другого.

Периодом графика Т – называют время занятия перегона группой поездов, которое различается при различных способах организации движения поездов. Графики движения поездов называются так же, как и способы организации движения поездов

Рисунок 1.3 - Графики движения поездов

Период графика -Т (мин.) и максимальная пропускная способность –N (поездов/сутки), определяются в зависимости от способа организации движения поездов и их графиков движения[3].

а) однопутная линия, непакетный график:

Т_нп = t^' + t^" +τ_а + τ_б , (1.1)

где t^' и t^" - время движения по перегону в нечетном и четном направлениях

τ_а и τ_б - станционные интервалы на ограничивающих перегон раздельных пунктах

N = (1.2)

б) однопутная линия, пакетный график:

Т_п = t^' + t^" +τ_а + τ_б + 2(к-1) I = Т_нп+ 2(к-1) I, (1.3)

где – I – межпоездной интервал в пакете.

N = (1.4)

в) однопутная линия, частично - пакетный график:

Т_чп = t^' + t^" +τ_а + τ_б + 2(к-1) I +2( t^' + t^" +τ_а + τ_б ), (1.5)

Преобразовав формулу 1.5 получим:

Т_чп = Т_п+ m Т_нп (1.6)

В общем случае получим:

Т_чп = (m+1) Т_нп + 2(к-1) I, (1.7)

где m – число непакетных пар поездов

N = (1.8)

г) двухпутная линия, пачечный график:

Т_пач = t +τ_п , (1.9)

где t - время движения по перегону

τ_п – станционный интервал попутного следования

N = (1.10)

д) двухпутная линия, пакетный график:

Т = I (1.11)

N = (1.12)

е) однопутная линия с двухпутными вставками:

Т_дв = t^' + t^" (1.13)

N = (1.14)

б) однопутно - двухпутная линия:

Т_од = t^' + t^" + 2(к-1) I = Т_дв+ 2(к-1) I (1.15)

N = 1.16)

Максимальная пропускная способность определяется в предположении, что движение поездов на железной дороге в течении суток происходит непрерывно. В реальных условиях в работе железной дороги в течении суток необходимы перерывы: плановые и внеплановые.

Плановые перерывы обусловлены необходимостью проведения плановых ремонтов железнодорожного пути, для чего в графике движения поездов предусматриваются «окна».

Внеплановые перерывы обусловлены отказами элементов технических устройств железной дороги – рельсов, вагонов, локомотивов, что приводит к остановкам поездов.