автореферат диссертации по транспорту, 05.22.08, диссертация на тему:Комплексное увеличение пропускной способности однопутной линии во взаимодействии с работой станций

Введение (постановка задачи).f

I. Современное состояние теории развития пропускной способности железных дорог.&

1.1. Современные условия эксплуатации и развития пропускной способности железных дорог.&

1.2. Характеристика теоретических разработок проблемы пропускной способности железных дорог.

1.3. Выводы.

2. Неравномерность движения и ее влияние на выбор оптимальной схемы развития железнодорожной линии.

2.1. Общие положения.

2.2. Методика расчета размеров грузового движения в условиях колебаний объемов работы железнодорожной линии.

2.3. Влияние колебаний пассажиропотоков на расчетные размеры пассажирского движения.

2.4. Выводы.

3. Расчет пропускной способности железнодорожной линии при блок-пакетном способе пропуска поездов на направлении.fa

3.1. Общие положения.

3.2. Расчет пропускной способности однопутного участка при блок-пакетном способе пропуска поездов.-. $$

3.3. Расчет пропускной способности участка при блок-пакетном способе пропуска поездов и параллельном вводе. .9Л

3.4. Минимальный интервал движения поездов в блок-пакете. 9*

3.5. Расчет пропускной способности однопутно-двухпутного участка при блок-пакетном способе пропуска поездов.

3.6. Выбор числа поездов в блок-пакете.1Р1/

3.7. Резерв пропускной способности линии при блок-пакетном графике движения для пропуска поездов других категорий.№

3.8. Выводы.

4. Взаимодействие работы станций и участков при блок-пакетном способе пропуска поездов.№

4.1. Общие положения. .//Г

4.2. Простой вагонов при накоплении поездов блок-пакета на сортировочной станции.

4.3. Методика оценки эффективности введения блок-пакетного способа пропуска поездов на однопутных линиях.

4.4. Экспериментальная проверка целесообразности внедрения блок-пакетного способа пропуска поездов на участках "Г-К" и "М-В".Кб

4.5. Выводы.W

5. Взаимодействие станций и участков при поэтапном наращивании их мощностей.

5.1. Общие положения.

5.2. Оценка влияния колебаний поездопотоков на технико-экономические показатели работы железнодорожной линии при поэтапном развитии пропускной (провозной) способности направления.^

5.3. Методика оптимизации режимов взаимодействия станций и участков при поэтапном наращивании их пропускной способности в условиях суточных колебаний размеров грузового движения. .w

5.4. Выводы.

Увеличение пропускной и провозной способности железных дорог является одной из основных задач, поставленных перед железнодорожным транспортом ХХУ1 съездом КПСС. В рамках этой стратегической задачи актуальной является проблема гармоничного развития и интенсификация работы однопутных железных дорог, общая протяженность которых составляет около 70 % эксплуатационной длины сети.

Анализ современного состояния работы однопутных железнодорожных линий и методов наращивания их пропускной и провозной способности показывает, что развитие линий и станций направления происходит не комплексно, допускаются диспропорции в выборе мощности отдельных устройств. Кроме того, не в полной мере учитывается влияние колебаний транспортных потоков на показатели работы однопутных линий, а как следствие, допускаются просчеты в выборе системы мер наращивания пропускной способности и сроков их осуществления.

Отличительной особенностью современного состояния теории и практики планирования способов повышения пропускной способности однопутных железнодорожных линий является ориентация на экстенсивный путь их развития, когда предусматривается проведение дорогостоящих реконструктивных мероприятий и значительно меньше внимания уделяется использованию, а главное, поиску интенсивных способов овладения растущими перевозками. Поэтому, как правило, резко увеличивается продолжительность строительства и освоения вновь введенных мощностей, а созданные резервы пропускной способности используются продолжительное время не достаточно интенсивно. В конечном счете такая методология выбора способов повышения пропускной способности снижает эффективность выделяемых на развитие железнодорожных линий и станций капитальных вложений, повышает степень риска эксплуатации линии в неоптимальных режимах.

С целью устранения отмеченных недостатков и ограничений, присущих современной методике оптимизации этапного развития однопутных железнодорожных линий, в диссертационной работе:

I. Проанализировано и обобщено современное состояние практики и теории поэтапного наращивания пропускной способности однопутных железнодорожных линий, что позволило выработать основные пути совершенствования методики выбора оптимальной системы мер развития железнодорожных участков и станций направления.

2. Изучена природа и установлены количественные закономерности суточных колебаний грузовых и пассажирских поездопотоков в зависимости от количества главных путей, интенсивности, характера и структуры транспортных потоков, которые послужили основой для определения расчетных размеров движения и экономических показателей работы железнодорожного направления.

3. Разработаны модели расчета количества остановок, продолжительности нахождения подвижного состава на участке (участковая скорость) с учетом суточных колебаний поездопотоков, которые позволяют точнее описать условия функционирования железнодорожного транспорта и увязать теорию колебаний поездопотоков с теорией расчета оптимальной этапности развития пропускной и перерабатывающей способности однопутных линий.

4. Предложен новый способ пропуска поездов по однопутным и однопутно-двухпутным линиям, который заключается в предварительном накоплении на конечной станции блок-пакета поездов и безостановочном его пропуске до конечной станции участка. Выполнена экспериментальная проверка эффективности такого способоа интенсификации работы однопутной линии, выведены аналитические зависимости для описания работы станций и линий в новых условиях эксплуатации, показана возможность пропуска поездов повышенной массы.

Приведена модифицированная схема участковой станции, приспособленная для блок-пакетного способа пропуска поездов.

5. Разработана экономико-математическая модель, описывающая условия поэтапного развития однопутной железнодорожной линии во взаимодействии со станциями.

В модели учтена неопределенность перспективных размеров работы линии, а также включен в качестве подмножества вариантов блок-пакетный способ пропуска поездов. Приведен алгоритм оптимизации поэтапного развития линии и дан анализ примера расчета для одного из однопутных направлений сети железных дорог.

ОБЩИЕ вывода

1. В современных условиях работы железнодорожного транспорта проблема повышения пропускной и провозной способности железных дорог, а также интенсификация использования имеющихся перевозочных мощностей приобретают важнейшее значение.

2. При решении проблемы оптимизации развития пропускной и провозной способности железных дорог принимается ряд допущений и ограничений, которые существенно снижают эффективность принимаемых решений. Во-первых, развитие линии рассматривается изолированно от развития технических станций. Во-вторых, не в полной мере оценено влияние суточных колебаний транспортных потоков на эффективность принимаемых способов повышения пропускной способности железнодорожного направления.

3. Выполненные исследования показали, что колебания суточных размеров грузового движения практически для всех участков железных дорог со среднесуточными размерами движения более 7 поездов, описываются нормальным законом распределения. Среднее квадратичес-кое отклонение и коэффициент вариации зависят от среднесуточных размеров движения, количества главных путей, объема местной работы и описываются полученной в диссертационной работе нелинейной зависимостью.

4. Использование предлагаемой методики позволяет повысить точность расчета перспективных размеров грузового движения на -17% до + 6%у что по сравнению с действующими нормативными документами приводит к повышению вероятности работы линии в оптимальном режиме и существенно сокращает экономические потери.

5. Оценка влияния неравномерности движения грузовых и пассажирских поездов с помощью коэффициента неравномерности при расчете экономических показателей функционирования железнодорожной линии приводит к существенным отклонениям реальных показателей работы линии от их расчетных значений. Использование в расчетах вместо коэффициента неравномерности такого фундаментального понятия, как распределение колебаний потока поездов позволяет повысить точность расчета количества остановок на 4-11%, а расходов, связанных с нахождением подвижного состава на линии на 8-14%. В абсолютном выражении, для участков линий протяженностью 80-120 км, выполнение расчетов по этапному развитию на основе действительных размеров движения позволяет получить экономию расходов в размере 0,40,7 млн. руб.

6. При поэтапном развитии однопутных железнодорожных линий наряду с традиционными мероприятиями повышения их пропускной способности следует рассматривать организацию блок-пакетного способа пропуска поездов, который шзволяет сократить простои подвижного состава на участке, уменьшить энергетические расходы на вождение поездов, улучшить условия работы локомотивных бригад, обеспечить пропуск поездов повышенной массы, а также повысить надежность работы подвижного состава и других подсистем железнодорожной линии.

7. Организация движения блок-пакетами позволяет во всем диапазоне эксплуатации железнодорожной линии с ЗтОг * 8 мин и t 7 обеспечить прирост пропускной способности. Относительное увеличение пропускной способности при Ллск-А мин составляет около 100%, а при ZfmCtu .= 8 мин 17 %. Кроме того, введение блок-пакетного способа прокладки поездов уменьшает потери пропускной способности линии, вызванные отказами вагонов и локомотивов. Величина резерва составляет 2*4 пары поездов и может расчитываться по разработанной в диссертации методике.

8. Простой вагонов на станции при организации блок-пакетного движения в подсистеме расформирования сортировочной станции воз -растает, а в подсистеме формирования сокращается в результате увеличения продолжительности перерввов между моментами окончания накопления составов. Число путей на технических станциях возрастает и может рассчитываться по разработанным в диссертации формулам.

9. Экспериментальная проверка эффективности блок-пакетного способа движения, проведенная по разработанным в диссертации моделям, графикам движения и суточным план-графикам показала, что на однопутном участке "Г-К" приведенные расходы уменьшаются по сравнению с существующим способом пропуска поездов на 119 тыс. руб, а на однопутно-двухпутном "М-В" на 894 тыс. руб.

10. Оптимизация поэтапного развития железнодорожной линии должна выполняться во взаимодействии с развитием пропускной и перерабатывающей способности технических станций, в условиях неопределенного характера перспективных размеров движения и включения в возможное множество технико-технологических состояний линии блок-пакетного способа пропуска поездов.

Для сокращения размерности множества технико-технологических оостояний линии целесообразно использовать сферы эффективного применения различных структур сортировочных станций в зависимости от среднесуточных размеров движения и темпов их роста. Исследования показали, что при объемах переработки до 1600 вагонов в сутки следует сохранять схему станции с параллельным расположением парков ( А), если объем переработки в начале периода развития составляет 2400-3000 вагонов в сутки, а в конце 5400, то следует переходить к схеме В с последовательным расположением парков.

11. Комплексная оптимизация режимов взаимодействия станций и участков при их поэтапном развитии показала, что переход к блок-пакетному способу пропуска поездов на направлении является эффективной мерой усиления пропускной способности и ее следует рассматривать как равноправную, наряду с другими традиционными мерами. Для однопутного направления Г-Бр использование комплексного метода оптимизации в сочетании с включением в систему мер повышения пропускной способности направления блок-пакетного способа пропуска поездов, позволяют сократить за плановый период приведенные расходы на 6,5%.

1. Баранов A.M., Козлов В.Е. , Фельдман Э.Д. Развитие пропускнойи провозной способности однопутных линий. Труды ЦНИИ МПС, вып.280. М., Транспорт, 1964, 196 с.

2. Баранов A.M., Козлов В.Е., Чернюгов А.Д. Рациональная загрузка железнодорожных линий. Труды ЦНИИ МПС. вып. 361. М., Транспорт, 1968. 207 с.

3. Бегам Л.Г. Экономика эксплуатации перегонов однопутных линий. Труды МИИТа, вып. 12. М., Трансжелдориздат, 1929.

4. Борисов Д.П. Эффективность устройств СЦБ. Труды ЦНИИ МПС, вып. 66. М., Трансжелдориздат, 1953.

5. Васильев И.И. Графики и расчеты по организации железнодорожных перевозок. М., Трансжелдориздат, 1941.

6. Васильев И.И., Гордеенко П.Я. Организация движения на железнодорожном транспорте. М., Трансжелдориздат, 1953, 340 с.

7. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М., Наука, 1969. 573 с.

8. Вдовиченко В.Н. Способы усиления пропускной способности однопутных железных дорог. М., Трансжелдориздат, 1951.

9. Воробьев Н.А., Каретников А. Д., Архангельский Е.В. и др. Расчет пропускной способности железных дорог. 2-е изд. М., Транспорт, 1977, 310 с.

10. Вопросы ускорения переработки вагонов на станциях и узлах (Межвузовский сборник научных статей). Под ред. П.С.Грунтова, Гомель: БелИИЖТ, 1979.

11. Гибшман А.Е. Комплексное исследование элементов технического вооружения железных дорог. Диссертация, библиотека МИИТа, 1946.

12. Горинов А.В. Вопросы проектирования магистралей межрайонных железнодорожных сообщений. Диссертация, всесоюзная библиотека им. В.И.Ленина, 1936.

13. Григорян Ю.А. Выбор рациональной очередности развития линейных элементов полигона транспортной сети. Автореферат кандидатской диссертации. М., 1979.

14. Зеленков В. И. Сравнение техн; >ико-экономической эффективности различных способов усиления пропускной способности дцухпутных железных дорог. В кн. :Вопросы эксплуатации железных дорог. Труды МИИТа, вып. 168 М., 1963.

15. Инструкция по определению экономической эффективности капитальных вложений. М., Транспорт, 1973.

16. Инструкция по проектированию железнодорожных станций и узлов. М., Транспорт 1978.

17. Каретников А.Д, Частичная укладка вторых путей. Техника железных дорог 1948. № 2.

18. Каретников А.Д., Тихомиров И.Г. Этапность перехода от однопутной линии к двухпутной. М., Трансжелдориздат, 1949.

19. Каретников А.Д., Воробьев Н.А. График движения поездов. М., Транспорт, 1979. 301 с.

20. Карновский А.И. К вопросу этапного переустройства однопутных линий в двухпутные."Техника железных дорог" 1949, № II.

21. Козлов В.Е. Эффективность диспетчерской централизации на однопутных и двухпутных линиях. Труды ЦНИИ МПС, вып. 167, М., Трансжелдориздат, 1959.

22. Козлов И.Г. Рациональный уровень размеров движения для организации безостановочных скрещений на однопутных линиях. В кн.: Вопросы эксплуатации железнодорожного транспорта. М., Трансжелдориздат, I960.

23. Козин Б.С., Козлов И.Г. Выбор схем этапного развития железнодорожных линий. М., Трансжелдориздат, 1964. 241 с.

24. Козлова С.Б. Выбор схем этапного развития параллельных железнодорожных направлений. ИКТП, вып. 5., 1965.

25. Козлов B.E. Проблема развития пропускной и провозной способности железных дорог". Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук, М., библиотека ВНИИЖТа , 1980, 400 с.

26. Ковшов Г.Н., Нестеров Е.П. Оперативные и перспективные сетевые задачи. ЦЭМИ АН СССР.

27. Козин Б.С. Экономически целесообразный уровень загрузки двухпутных линий. В кн.:Вопросы эксплуатации железнодорожного транспорта. М., Трансжелдориздат, I960.

28. Кочнев Ф.П. Пассажирские перевозки на железнодорожном транспорте. М., Транспорт. 1980, 496 с.

29. Кочнев Ф.П., Акулиничев В.М., Макарочкин A.M. Организация движения на железнодорожном транспорте. М., Транспорт, 1979.568с.

30. Лившиц В.М. 0 применении математических методов при выборе оптимальной схемы развития транспортной сети. Сборник докладов Первой всесоюзной конференции по оптимизации и моделированию транспортных сетей. Киев, 1967.

31. Лившиц В.Н., Козлов И.Т. Выбор рациональной схемы развития транспортной сети. В кн.: Использование математических методов и ЭВМ при планировании развития и работы транспорта. М., Транспорт, 1967.

32. Луговой П.А., Цыпин Л.Г., Аукционек Р.А. Основы технико-экономических расчетов на железнодорожном транспорте. М., Транспорт, 1973. 232 с.

33. Луговой П.А., Цыпин Л. Г. Технико-экономические расчеты при реконструкции железных дорог. М. , Трансжелдориздат, 1963.

34. Макарочкин A.M. Методика определения наивыгоднейшей этапности овладения растущим грузопотоком. В кн.:Вопросы усиления пропускной способности железных дорог и совершенствования работы станций. Труды МИИТа, вып. 124. М., 1961.

35. Макарочкин A.M. Оптимизация развития пропускной способности железнодорожных линий. М., Транспорт, 1969. 198 с.

36. Макарочкин A.M., Дьяков Ю.В. Использование и развитие пропускной способности железных дорог. М., Транспорт, 1981. 287 с.

37. Максимович Б.М. Вопросы технико-экономического обоснования способов увеличения пропускной способности. Эксплуатация железных дорог. 1941. № 4.

38. Максимович Б.М. Пропускная способность при частичной укладке вторых путей. Техника железных дорог. 1944. № 12.

39. Максимович Б.М., Фельдман Э.Д. и др. Выбор способов увеличения пропускной способности железнодорожных линий. Труды ВНИИЖТа, вып. 147. М., Трансжелдориздат, 1957. 204 с.

40. Методические указания по сравнению вариантов проектных решений по новым железнодорожным линиям, станциям и узлам и усилению пропускной способности однопутных железных дорог. Минтрансстрой и МПС СССР. Оргтрансстрой. М., 1962, 304 с.

41. Методика определения экономической эффективности развития транспортных узлов. М., Транспорт, 1972.

42. Моисеев Н.Н.Численные методы в теории оптимальных систем. М., Наука, 1971.

43. Нечипоренко В.И. Структурный анализ и методы построения надежных систем. М., Советское радио. 1968. 256 с.

44. Нурмухаммедов Р.3. Методика выбора способа усиления пропускной способности железнодорожных линий на перспективу. Диссертация, библиотека МИИТа, 1954.

45. Обоснование оптимальных решений в технологии станций и узлов. Гомель, БелИИЖТ. 1972 (труды БелИИЖТа, вып. 112).

46. Пейсахзон Б.Э. Вес и скорость грузовых поездов. Труды ЦНИИ МПС, вып. 141. М., Трансжелдориздат, 1957.

47. Позамонтир Э.И. Применение ЭЦВМ для выбора оптимального этапного усиления пропускной способности ж.д.линии. В кн.:Составление графиков движения на электронных машинах. М., Трансжелдориздат, 1962.

48. Правдин Н.В., Негрей В.Я. Прогнозирование пассажирских потоков. М., Транспорт, 1980, 222 с.

49. Правдин Н.В., Банек Т.С., Негрей В.Я. Проектирование железнодорожных станций и узлов. Минск, Вышэйшая школа, 1984, ч.I, 288 е., ч.П, 200 с.

50. Правила технической эксплуатации железных дорог Союза ССР. М., Транспорт, 1982.

51. Постановление Центрального Комитета КПСС и Совета Министров СССР "О мерах по дальнейшему улучшению проектно-сметного дела". 30.ШЛ981. № 312.

52. Полак Э. Численные методы оптимизации. М., Мир, 1974. 376 с.

53. Пустоход О.И. Исследование некоторых вопросов развития и использования пропускной способности железнодорожных линий. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.1. М., МИИТ, 1982. 149 с.

54. Сорокин В.П. Вопросы проектирования облегченных дорог с учетом этапного наращивания их мощности. Диссертация, библиотека МИИТа, 1952.

55. Сотников И.В., Осипов А.П. Мощность станционных устройств и пропускная способность железнодорожных линий. Железнодорожный транспорт, № 2, 1978.

56. Сотников И.Б. Взаимодействие станций и участков железных дорог (исследование операций на станциях). М., Транспорт, 1976, 271 с.

57. Тихомиров И.Г. О проектировании, восстановлении и строительстве вторых путей. Железнодорожный странспорт. 1946. № 4.

58. Тихомиров И.Г. Расчет двухпутных вставок для однопутных линий при автоблокировке. Труды МИИТа, вып. 72. М., Трансжелдориздат. 1948.

59. Тихонов К.К. Выбор весовых норм грузовых поездов. М., Транспорт, 1967.

60. Тихомиров И.Г. Сыцко П.А., Грунтов П.С. и др. Организация движения на железнодорожном транспорте, в 2-х частях,Минск, Вышэйшая школа, 1979.

61. Угрюмов А.К. Суточная неравномерность вагонопотоков'. Труды МИЖТа, вып. 231. М., Транспорт, 1964.

62. Угрюмов А.К. Неравномерность движения поездов. М., Транспорт, 1968. 112 с.

63. Уровни загрузки и потребная мощность устройств сортировочных станций. М., Транспорт, 1975 (Труды ВНИИЖТа, вып. 544).

64. Фельдман Э.Д., Баранов A.M., Козлов В.Е. Этапное увеличение пропускной и провозной способности однопутных линий. Вестник ЦНИИ МПС, 1963. № 6.

65. Федотов Н.И., Мапуха A.M. Простой вагонов при накоплении составов на сортировочных и грузовых станциях, стр. 24-39 в сб. Труды НИИЖГа, вып. 146. Новосибирск, 1973.

66. Чернюгов А.Д. Организация эксплуатационной работы железнодорожных направлений. Тр. ВНИИЖТа, 1975. вып. 547. 125 с.

67. Чернюгов А.Д., Яновский П.А. Особенности образования непроизводительных простоев составов в сортировочном парке в условиях стабильного графика. В сб. Труды ТашИИТа, 1981. вып. 176/23., стр. 31-41.

68. Чернюгов А.Д. Расчет оптимальной продолжительности окна для производства ремонтных и строительных работ на перегонах. М., ЦНИИ ТЭИ, вып. 32, 1968. 16 с.

69. Черномордик Г.И. Веса грузовых поездов и полезные длины станционных путей при электрической и тепловозной тяге. В кн.: Вопросы эксплуатации железных дорог. Труды МИИТа, вып. 86. М., Трансжелдориздат, 1957.

70. Черномордик Г.И. и др. Материалы по сравнительному анализу методов овладения шгрузооборотом. М., Трансжелдориздат, 1935.

71. Чернявский А.К. К вопросу о мерах и степени выгодности провозной и пропускной способности железных дорог. Железнодорожное дело. 1899. № 38.

72. Щегловитов В.Н. Теория графика движения поездов. Варшава, 1909.

73. Щегловитов В.Н. К вопросу об усилении пропускной способности однопутных линий. Калуга, 1916.