Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Развитие методов этапного овладения перевозками на двухпутных линиях при обращении длинносоставных грузовых поездов. Монография
.pdf
31
одна из станций, которая занимает важное стратегическое положение на направлениях север-юг и восток-запад, имеет в парке приема 15 путей, вмещающих
1 500 ваг., в сортировочном парке — 72 пути вместимостью 2 200 ваг. Для улучшения обслуживания тяжеловесных поездов было удлинено 14 путей в сортировочном парке.
В 70-х годах станции стали сооружать с длиной приемоотправочных путей
до 2 400–2 800 м и более. Так, на одной из станций, расположенной в районе
Лос-Анджелеса, длина путей в парке приема достигает 3 040 м. На некоторых
станциях рядом с сортировочными и отправочными парками имеются 4–5 длин-
ных путей, по которым пропускаются длинносоставные поезда. На них также
формируются длинносоставные поезда из групп вагонов, передаваемых с путей
сортировочного парка. В пределах приема проектируются 2–5 путей вместимо-
стью 170 ваг., разделенных по длине стрелочными переводами на 2–3 секции,
что позволяет вести работу и с длинносоставными, и с короткими поездами.
В настоящее время на большинстве сортировочных станций США длины
приемоотправочных путей составляют 1 300–1 700 м.
Современные тенденции в реконструкции и проектировании станций в
США направлены на увеличение в парках приема и отправления количества
путей до 20, а их длины — до 2 500–3 500 м.
Как уже отмечалось, при организации маршрутных поездов с массовыми
грузами учитываются длины путей на попутных станциях их следования.
В большинстве случаев составы маршрутов не превышают 100–110 ваг., что
вполне соответствует длинам станционных путей. Но отдельные маршруты со-
стоят и из большего количества вагонов, даже свыше 200, и еще пяти теплово-
зов. Для приема на станцию такие поезда расцепляются и размещаются на боковых путях. При формировании на сортировочных станциях поездов исходят
из того, чтобы они на всем пути следования умещались на путях, соответству-
ющих их длине, в парках приема и отправления. Поэтому введение в обраще-
ние тяжеловесных и длинносоставных поездов не вызвало создания особой, отличающейся от обычной, технологии для их формирования, пропуска и рас-
формирования.
На станциях, где в сортировочном парке пути короче длины состава по
отправлению, вагоны переставляются в парк отправления последовательно с
нескольких путей накопления.
Тяжеловесные поезда в США обслуживаются тепловозной тягой. Между
станциями формирования и назначения локомотивы от поезда не отцепляются.
Тяговые плечи достигают 1 800 км. Обычно локомотивы распределяются по
32
всему составу. В этом случае усилия в автосцепках вагонов распределяются
вдоль состава более равномерно, что уменьшает возможность обрыва поезда.
На железных дорогах Западной Европы в конце 80-х годов тяжеловесными считались поезда весом более 4 000 т. Такие поезда курсировали на железных дорогах ФРГ, Франции, Швеции и Великобритании. Сравнительно небольшой вес поездов объяснялся малой грузоподъемностью вагонов, наличием
винтовой сцепки, а также небольшой длиной приемоотправочных путей
(600–750 м). Территории этих стран также сравнительно невелики. Наибольший
вес поезда — 5 600 т — достигнут в ФРГ при перевозке руды.
В 70-х годах руководством Государственных железных дорог (ГЖД)
ФРГ принята программа, в которой предусмотрена необходимость внедрения
тяжеловесных поездов.
Снижение себестоимости перевозок массовых грузов, позволяющее снизить тариф и повысить конкурентоспособность железных дорог, обеспечивается
путем объединения двух поездов в один, приводимый в движение двумя локомотивами. Разработаны правила объединения сдвоенных поездов на станциях, а
также порядок продвижения длинных поездов более чем из 100 порожних ваго-
нов со скоростью более 100 км/ч. В этих правилах достаточно полно показана
технология работы со специальными поездами.
В целом на железных дорогах стран Западной Европы наблюдается тенденция к увеличению веса грузовых поездов до 5–6 тыс. т на отдельных
направлениях. Для пропуска таких поездов усиливают верхнее строение пути,
увеличивают грузоподъемность вагонов, что позволяет сокращать число их в
поездах, а следовательно, уменьшать затраты на удлинение станционных и обгонных путей.
Таким образом, на железных дорогах США вопрос по увеличению про-
пускной и провозной способности линий решается уже очень давно. Строительство новых станций с большой длиной станционных путей осуществлялось
еще в 70-е годы. Поэтому сейчас у них решается вопрос по увеличению части
путей в парках приема и отправления до 2 500–3 500 м. Меньшие размеры веса
поездов и длин приемоотправочных путей наблюдаются в странах Западной
Европы. Здесь предполагается увеличивать пропускную и провозную способность станций в основном за счет увеличения веса поезда, широко внедряя специализированные вагоны большой грузоподъемности и осевой нагрузки. Уве-
личение веса грузовых поездов в Западной Европе только до 6 000 т обуславли-
вается эксплуатацией локомотивов маленькой мощности и небольшой протяженностью железнодорожных линий. Во Франции, например, перевозятся
33
маршрутами весом 3 200 т нефтяные грузы на расстояние 483 км. В голове поезда 2 электровоза общей мощностью 6 000 л. с. [74].
Эксплуатация железных дорог в России и их техническая оснащенность
имеют свои особенности, не позволяющие в полной мере использовать зарубежный опыт. В нашей стране грузонапряженность гораздо выше, большинство
железнодорожных линий пролегают по очень пересеченной местности с много-
численными подъемами и спусками больших протяженности и крутизны. Кроме того, в связи с особенностями движения по пересеченной местности лучше
подходит электрическая тяга. Учитывая большие расстояния следования пас-
сажирских поездов, избежать исключения их продвижения ночью невозможно.
Разделение грузового и пассажирского движения повлечет за собой очень
большие капитальные затраты.
Общим недостатком всех ранее выполненных исследований по эффективности пропуска длинносоставных поездов на двухпутных линиях является
отсутствие системного подхода при проведении технического, технологического и экономического обоснования по удлинению приемоотправочных путей
станций. Такая оценка в более или менее достоверной форме выполнялась лишь
для отдельных железнодорожных станций: рассматривались сортировочные
станции, участковые станции по удлинению только части путей в парках. Практически не было уделено внимания проблеме удлинения путей на промежуточ-
ных станциях. При разработке предлагаемых в исследованиях методов не учи-
тывались основные факторы, влияющие на длину путей, их количество, строе-
ние горловин на раздельном пункте и число таких пунктов на участке.
Актуальность, теоретическая и практическая значимость рассматриваемой проблемы и недостаточная разработка отдельных положений определили
выбор темы и круг исследуемых вопросов.
34
2. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ЗАДЕРЖЕК ПОДВИЖНОГО
СОСТАВА ПРИ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОПУСКА
ПО УЧАСТКУ ДЛИННОСОСТАВНЫХ ПОЕЗДОВ
2.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАКОНОВ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕРВАЛОВ
ПОСТУПЛЕНИЯ ПОЕЗДОВ НА УЧАСТОК И ДЛИНЫ СОСТАВОВ
Для определения оптимального путевого развития станций на участках,
где обращаются длинносоставные поезда, устанавливаются структура и характер поездопотоков на участке железнодорожной линии. На работу раздельных
пунктов большое влияние оказывает неравномерность движения.
Неравномерность движения поездов по участку вызывается многими
факторами. Так, неравномерность отправления грузовых поездов вызывается
наличием большого количества пассажирских поездов, наличием «окон» по ремонту пути, устройств СЦБ и контактной сети и рядом других факторов.
Неравномерность грузовых перевозок оказывает существенное влияние
как на технологию работы технических станций, так и на пропускную способ-
ность всего участка. Для сглаживания неравномерности поступления поездов
на раздельные пункты нужно иметь резервное путевое развитие.
Для решения поставленной задачи проанализированы графики движения
поездов и поездопотоки на участках Красноярской железной дороги как в четном, так и в нечетном направлениях.
Для анализа приняты основные факторы, которые характеризуют грузо-
вые поездопотоки: длины поездов и интервалы поступления на технические и
промежуточные станции.
Интервалы прибытия грузовых поездов на станции зависят в основном от
количества пассажирских поездов и интенсивности их движения, а также от
технологии пропуска длинносоставных поездов по участку и наличия путей до-
статочной длины для остановки грузового поезда под обгон пассажирским. Интервалы поступления грузовых поездов на раздельные пункты оказывают существенное влияние на неравномерность движения на участке. На рис. 2.1 и 2.2
показаны статистические данные по интервалам прибытия грузовых поездов на
станции участка Красноярской железной дороги.
35
50352517151412
181
92
40
9
0
50
100
150
200
250
15 45 75 105 135 165 195 225 255 285 315
J, мин
N, поездов
Рис. 2.1. График интервалов прибытия четных грузовых поездов
на технические и промежуточные станции
215
75
3512117644
3
0
50
100
150
200
250
15 45 75 105 135 165 195 225 255 285,5
J, мин
N, поездов
Рис. 2.2. График интервалов прибытия нечетных грузовых поездов
на технические и промежуточные станции
Для моделирования работы железнодорожного участка необходимо знать
параметры распределения интервалов поступления поездопотоков на технические и промежуточные станции и длины грузовых поездов. С этой целью был
выполнен анализ 1 751 интервала поступления и количества вагонов в составе
грузовых поездов.
В приложениях 4 и 5 представлены результаты обработки статистического материала, их графическое отображение приведено на рис. 2.3 и 2.4.
36
43
48
53
58
63
68
73
78
83
2
24102375
224
11
1821511112081
235
3
0
50
100
150
200
250
N, поезд
L, ваг.
Распределение длин грузовых поездов по направлениям
Четное направление
Нечетное направление
Рис. 2.3. Распределение длин грузовых поездов по направлениям
15
45
75
105
135
165
195
225
255
285
315
215
75
35
12117
6
443
181
924725
18
4
5
3
0
0
3
0
50
100
150
200
250
N, поезд
t, мин
Распределение интервалов прибытия грузовых поездов на
технические станции
Четное направление
Нечетное направление
Рис. 2.4. Распределение интервалов прибытия грузовых поездов
на технические станции
Основные статистические параметры распределения количества вагонов в составах грузовых поездов:
m — среднее число вагонов в составе;
σ
m
— среднее квадратическое отклонение;
ν
m
— коэффициент вариации.
Расчеты приведены в табл. 2.1.
Таблица 2.1
Основные параметры распределения количества вагонов
в составе по направлениям
Направление
m, ваг
σm
νm
четное
70
6,7
0,098
нечетное
71
5,6
0,080
37
Распределение количества вагонов в составе подчиняется биномиальному закону распределения.
Для оценки степени согласованности статистического и теоретического
распределений воспользуемся критерием А.Н. Колмогорова [7]. Сравнивая известные значения накопленных частостей F*(m) с расчетными значениями
функции теоретического распределения F(m), находим наибольшее значение
модуля разности между ними D:
−
=
m
*
nMm
)m(F
, (2.1)
где Ф* — функция распределения;
m — среднее значение разряда группирования;
М[n] — математическое ожидание;
σ
m
— среднеквадратическое отклонение числа вагонов в поезде.
Значения накопительных статистических частот F*(m) и расчетные значе-
ния F(m) поместим в табл. 6.1, 6.2 (приложение 6).
Умножив наибольшее значение D на
n
(n — количество данных), полу-
чаем
nD=
. По табл. 3 выбираем соответствующие значения вероятности
Р(λ) [7]. Для четного направления вероятность Р(λ) = 0,9972, для нечетного
направления Р(λ) = 1, что указывает на близость рассматриваемого распределения к биномиальному закону.
Анализ распределения показывает, что в четном направлении более 84 %
поездов имеют длину свыше 65 условных вагонов, а в нечетном направлении
такую длину имеют свыше 88 % грузовых составов. Среднее число вагонов в
грузовых поездах составляет 70 вагонов в четном направлении, 71 вагон —
в нечетном.
При этом коэффициент вариации составляет 8,9 %.
Основные статистические параметры распределения интервалов поступления грузовых поездов на технические станции:
I — средний интервал поступления грузовых поездов на технические
станции;
σ
I
— среднее квадратическое отклонение;
ν
I
— коэффициент вариации.
Данные расчетов сведены в табл. 2.2.
38
Таблица 2.2
Основные параметры распределения интервалов
прибытия грузовых поездов на технические станции
Направление
I, мин
σI
νI
четное
45
49,3
0,998
нечетное
45
53,7
0,98
Распределение интервалов поступления грузовых поездов на технические
станции подчиняется показательному закону распределения. Для подтверждения этого проверим согласованность статистических и теоретических рас-
пределений при помощи критерия согласия. Воспользуемся одним из наиболее
часто применяемых критериев согласия — критерием Пирсона [7]. При большом количестве наблюдений n закон распределения величины U приближается
к так называемому распределению «хи-квадрат» (Х2):
( )
=
−
==
k
1i
i
2
ii
2
nP
nPm
XU
, (2.2)
где mi = P
*
i
n — число значений случайной величины в разряде.
Среднее значение величины интервала прибытия определяется по формуле:
( )
=
10
1
i
*
i
*
tPtМ
. (2.3)
Для четных поездов М*(t) = 0,8244, для нечетных поездов М*(t) = 0,7753.
Среднечасовая интенсивность поступления поездов на станцию:
)t(M
1
*
=
. (2.4)
Для четного направления λ = 1,21, для нечетных поездов λ = 1,29.
Для удобства расчетов занесем данные проверки в табл. 6.3 и 6.4 (приложение 6).
39
Пользуясь приложением 5 [7], найдем, что вероятность Р(Х
2
) для четных
поездов равна 0,72, для нечетных поездов — 0,86. Значит, гипотеза о показа-
тельном распределении интервалов между поступающими на технические
станции поездами правдоподобна.
Анализ распределения показывает, что в четном направлении около 72 %
грузовых поездов прибывают на техническую станцию с интервалом менее
30 минут, в нечетном направлении этот процент достигает 78 %. В среднем грузовые поезда как в четном, так и в нечетном направлениях прибывают через
каждые 45 минут. Эти данные были проанализированы с учетом предоставле-
ния «окон».
При этом коэффициент вариации составляет 0,98.
2.2. СТРУКТУРА МОДЕЛИ УЧАСТКА
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ ЛИНИИ
Для оценки продолжительности задержек при пропуске длинносоставных
поездов по участку разрабатывается модель работы участка с учетом емкости
путевого развития промежуточных станций (длина путей и их количество),
длительности перегонного времени хода, количества раздельных пунктов на
участке, соотношения времени хода грузовых и пассажирских поездов, плотности поездопотоков.
При разработке имитационной модели участка были использованы реко-
мендации, изложенные в [58].
Для того чтобы рассмотреть принципы функционирования объекта, необ-
ходимо выделить в нем элементы, из которых он состоит, и структуру, то есть
взаимосвязь этих элементов.
Элементами называются неделимые при данном рассмотрении единицы
анализа.
Формализация технических устройств железнодорожного участка в
модели производилась в два этапа:
1. Расчленение на элементы.
2. Отражение этих элементов в терминах теории взаимодействия «бун-
кер», «канал».
При разбивке ж/д участка на элементы основными принципами являлись:
− минимальное число элементов;
− достаточность числа элементов для полного отражения существующей
пропускной способности.
40
В качестве логических (безбункерных) использовались следующие элементы: базисные, промежуточные и параллельные. Для преобразования пото-
ков заявок введены бункерные единичные и бункерные обобщенные элементы.
В качестве базисных элементов обозначены технические станции на
участке, количество грузовых поездов, количество пассажирских поездов, количество главных путей на перегоне, интервалы отправления и прибытия гру-
зовых поездов на станции. Входные и выходные элементы обязательно должны
быть обозначены как базисные. К этим элементам относятся задержки из-за по-
следующих элементов, где не допускаются стоянки подвижного состава. Про-
межуточными элементами обозначены количество промежуточных станций на
участке и время хода поездов по перегону. Бункерными единичными элементами модели обозначены приемоотправочные пути на промежуточных и техниче-
ских станциях участка.
Бункерными обобщенными элементами обозначены приемоотправочные
пути длиной 1 050 м и более.
Перечень логических элементов для железнодорожного участка пред-
ставлен в табл. 2.3. Для бункерных элементов необходимо задавать предельную
емкость, определяемую количеством приемоотправочных путей и их вместимостью, количеством вагонов в грузовых поездах. Текущая емкость бункерного
элемента не должна превышать предельную, то есть:
q (t) ≤ Q для всех t, (2.5)
где q (t) — текущая емкость бункерного элемента;
Q — предельная емкость бункерного элемента.
В противном случае элемент начинает работать как канал, то есть только
для пропуска поездопотока без изменения емкости.
Если элемент работает и как базисный, и как бункерный, то он имеет два
обозначения.
Таблица 2.3
Название логических элементов
№ п/п
Наименование
Комментарий
1
БА 1
Технические станции
2
БА 2
Перегон
3
ПР 3
Промежуточные станции
4
БУ 4
Приемоотправочные пути
5
БУ 5
Приемоотправочные пути длиной ≥ 1 050 м
6
ПР 6
Стрелочные секции
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]