автореферат диссертации по транспорту, 05.22.08, диссертация на тему:Методы повышения эффективности интервального регулирования движения поездов на железнодорожном транспорте

На правах рукописи

Линьков Владимир Иванович

МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНТЕРВАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ

Специальность 05.22.08 - Управление процессами перевозок

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

2 9 ГРМ 2011

Москва-2011

4854922

На правах рукописи

Линьков Владимир Иванович

МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНТЕРВАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ

Специальность 05.22.08 - Управление процессами перевозок

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва-2011

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет путей сообщения» на кафедре «Железнодорожная автоматика, телемеханика и связь».

Научный консультант: доктор технических наук,

профессор Шалягин Дмитрий Валерьевич (Филиал ОАО «РЖД» ПКТБ ТИП)

Официальные оппоненты:

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ростовский государственный университет путей сообщения»

Защита состоится 5 октября 2011 г. в ¿3_ час. мин. на заседании диссертационного Совета Д 218.005.07 при Московском государственном университете путей сообщения по адресу 127994, г. Москва, ул. Образцова, д. 9, строение 9, ауд. . С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просьба направлять по адресу диссертационного Совета.

доктор технических наук, профессор Кокурин Иосиф Михайлович (Институт проблем транспорта РАН РФ)

доктор технических наук, профессор Абрамов Валерий Михайлович (ЗАО «Отраслевой центр внедрения новой техники и технологий»)

доктор технических наук, профессор Розенберг Ефим Наумович (ОАО «НИИАС»)

Автореферат разослан Ученый секретарь

диссертационного Совета Д 218.005.07,

доктор технических наук, профессор Горелик А. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Эффективность управления перевозками в значительной мере зависит от интервального регулирования движения поездов (ИРДП). В настоящее время используются два способа разграничения поездов. Первый допускает нахождение на перегоне только одного поезда. Второй - нескольких поездов для уменьшения интервала их движения. Для обеспечения безопасности в последнем случае был создан комплекс устройств автоблокировки (АБ) и автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа. С целью решения задач ИРДП были разработаны

-для использования при проектировании - нормативная методика расстановки путевых светофоров АБ, включающая в себя графические методы построения кривой скорости движения поезда и методику нанесения на неё минутных засечек;

-для применения в теории ИРДП - аналитические методы, использующие формулы, полученные из условия рассмотрения движения поезда, как равномерного или равнопеременного.

На основе нормативной методики была создана компьютерная программа расстановки светофоров АБ. В настоящее время формируются предпосылки для совершенствования технологии ИРДП. Это объясняется следующими причинами:

-отрасль находится в рыночных условиях; -прогнозируется увеличение потребности в перевозках; -на участках железных дорог с напряженным движением велико количество случаев движения на запрещающие показания системы ИРДП;

-критического уровня достигла протяженность участков железных дорог, на которых используются устройства АБ, отработавшие срок службы, что обуславливает потребность в выполнении большого объема проектных и строительных работ по оборудованию перегонов устройствами АБ;

-проектируемые системы АБ, несмотря на развитие элементной базы и компьютерных технологий, имеют повышенную стоимость и пониженную эффективность по сравнению с числовой кодовой АБ;

-отечественные организации включаются в международное сотрудничество в области систем ИРДП (СИРДП).

Актуальность темы диссертации определяется необходимостью повышения эффективности ИРДП.

Целью диссертационной работы является разработка методов повышения эффективности ИРДП и, в итоге, процессов перевозок.

Состояние вопроса.

Проблема анализа ТП ИРДП. В качестве показателей функциональной эффективности СИРДП используются минимальный и межпоездной интервалы движения поездов. Задача оценки эффективности ТП ИРДП по результатам реального проектирования или в процессе эксплуатации СИРДП в явном виде не ставится. При проведении исследований ИРДП, по причине трудоемкости, разбивка перегонов на блок-участки не осуществляется, а используются аналитические модели, рассматривающие движение поезда как равномерное или равноускоренное. В работах А.Л. Лисицина и Л.А. Мугинштейна указывается на недопустимое уменьшение технической скорости и оборота вагонов при попытке увеличения используемой пропускной способности существующих линий за счет организации интенсивного движения поездов с интервалом близким к межпоездному интервалу.

Проблема разбивки на блок-участки. Утвержденная МПС СССР методика расстановки путевых светофоров основывается на нормативном разграничении поездов светофорами одной серии из условия получения заданного межпоездного интервала, а также на определении координат первых двух светофоров второй и третьей серий из условия равенства времени хода центра поезда по блок-участкам. Оценка эффективности расстановки светофоров не проводится, в связи с отсутствием соответствующих показателей.

Для достижения указанной цели требуется решение задач разработки

1) системы новых показателей эффективности ИРДП и методов их расчета для использования при анализе и синтезе технологического процесса интервального регулирования движения поездов (ТП ИРДП);

2) метода оптимизации разбивки перегонов на блок-участки, как основы проектирования и анализа вариантов реализации ИРДП;

3) методов анализа эффективности интенсивного движения поездов, объясняющих случаи невозможности полного использования «запаса» пропускной способности;

4) методов исследования, с использованием предлагаемых показателей, влияния на эффективность ИРДП длин и координат границ блок-участков, а также скорости движения поездов;

5) метода определения предлагаемого расчетного межпоездного интервала;

6) эффективной технологии ИРДП;

7) методов и алгоритмов моделирования движения поездов;

8) алгоритмического и программного обеспечения, предназначенного для оценки эффективности ИРДП.

Научная новизна заключается в разработке системы новых показателей эффективности ИРДП, методов их оценки, а также использовании их при решении задач разбивки перегонов на блок-участки и анализа ТП ИРДП.

Объектом исследований является управление перевозочным процессом. Предмет проводимых исследований - методы оценки и повышения эффективности ТП ИРДП.

Научно-методическая база. В работе использованы методы дифференциального и интегрального исчисления, вычислительной математики и имитационного моделирования.

Наиболее значимыми результатами для практики и теории, обладающими новизной, являются следующие.

Разработаны система показателей эффективности ТП ИРДП, методы, алгоритмическое и программное обеспечение для их оценки. Это позволяет сформулировать и решить задачи: оптимальной разбивки на блок-участки, анализа и повышения эффективности ИРДП, контроля значений показателей функциональной эффективности в процессе эксплуатации СИРДП.

Предложен метод разбивки на блок-участки. Он включает в себя базовую расстановку светофоров и процедуру ее оптимизации. При исследовании нормативного метода было выявлено, что значения соответствующих локальных (относящихся к различным блок-участкам) показателей эффективности ТП ИРДП не равны между собой и могут быть улучшены. В связи с этим и была предложена процедура оптимизации. Задачи оценки и оптимизации показателей эффективности ТП ИРДП при разбивке перегонов на блок-участки ставятся впервые.

Разработан новый метод определения межпоездного интервала. В нормативной методике этот интервал находится из условия нормативного разграничения поездов в наихудшем месте. Пусть поезда движут-

ся с нормативным разграничением. В этом случае обеспечивается движение позади идущего поезда под зеленое показание первого по ходу его движения путевого светофора и на зеленое показание следующего светофора только при отсутствии задержки в перемещении впереди идущего поезда. В предложенном методе расчет осуществляется исходя из выбранного требования, например, исключения под-тормаживания позади идущего поезда по сигналу СИРДП при указанном условии и задержке в движении впереди идущего поезда в наихудшем месте на величину, меньшую заданной.

Значение полученных результатов для теории и практики заключается в том, что они способствуют повышению эффективности железнодорожной транспортной системы, позволяют оценить эффективность ИРДП и перейти к разработке и проектированию СИРДП с учетом заданных значений задержек в движении поездов, при которых должны быть исключены подтормаживания поездов.

Достоверность полученных результатов определяется корректностью исходных положений, правильностью математических преобразований и обоснованностью принятых допущений и выбранных показателей. В диссертации были использованы материалы, полученные автором при выполнении фундаментальных и поисковых НИР, которые прошли экспертизу в ОАО «РЖД».

Результаты диссертации были использованы: ФГУП Отраслевой научный центр «Безопасность движения» для расширения функциональных возможностей и повышения эффективности системы ЦАБ-Е на основе предложенных автором способов ИРДП; институтом Мос-желдорпроект при проектировании систем ЦАБ-Е для участка Голи-цино - Звенигород и АБТД-ЕМ для участков Навля - Холмечи и До-рохово - Можайск Московской железной дороги; институтом Метро-гипротранс при проектировании систем интервального регулирования движения поездов; МИИТ при разработке систем интервального регулирования СИРДПМ (для транспорта на магнитной подвеске) и АРС-Е (для метрополитена); автором диссертации при разработке стандарта ОАО «РЖД» 1.21.001-2007 «Организация технической учебы работников ОАО «РЖД». Общие положения»; в учебном процессе в МИИТе.

Результаты диссертационного исследования могут быть использованы:

при переработке нормативной методики расстановки светофоров АБ;

разработке стандарта «Методы оценки эффективности СИРДП»; создании системы мониторинга эффективности ИРДП в процессе эксплуатации железной дороги;

разработке нормативных документов, учитывающих необходимость перехода от нормативного разграничения поездов к расчетному, обоснованному в диссертации;

составлении заданий на разработку и проектирование СИРДП, формировании эксплуатационно-технических требований, экспертизе, сертификации и выборе СИРДП для проектирования, выборе способов и параметров СИРДП для разных условий эксплуатации

анализе систематических сбоев в движении поездов и разработке рекомендаций по их уменьшению;

оценке эффективности разрабатываемых СИРДП и выборе способов повышения эффективности 05.22.08управления процессом перевозок;

в учебном процессе вузов путей сообщения.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались: на Отраслевой научно-экономической конференции «Совершенствование хозяйственного механизма и его воздействие на эффективность и качество эксплуатационной работы» (г. Москва, МИИТ, 1984 г.), II научно-технической конференции «Спецтранс-85» по теме «Современное состояние и перспективы развития новых видов транспорта» (г. Москва, Союзтранс-прогресс, 1985 г.), Второй научно-практической конференции «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте» (г. Москва, МИИТ, 1999 г.), Международной конференции, посвященной 50-летию РГОТУПС «Высшее профессиональное заочное образование на железнодорожном транспорте: настоящее и будущее» (г. Москва, РГОТУПС, 2001 г.), Четвертой научно-практической конференции «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте» (г. Москва, МИИТ, 2001 г.), Городской научно-практической конференции «Потенциал московских вузов и его использование в интересах города» (г. Москва, МИИТ, 2004 г.), Московской городской научно-практической конференции «Вузы-Наука-Город» (г. Москва, МИИТ, 2005 г.), Второй международной научно-практической конференции ТрансЖАТ - 2005 «Наука - транспорту» (г. Ростов-на-Дону, РГУПС), Научно-практической конференции «Безопасность движения поездов» (г. Москва, МИИТ, 2002, 2005, 2006, 2007, 2009, 2010 г.), Междуна-

родной научно-практической конференции "Scientific researches and their practica! application. Modern State and ways of development 2010" (Украина, г. Одесса, УКРНИИМФ-ОНМУ-УкрГАЖД, 2010), совещаниях в департаменте автоматики и телемеханики ОАО «РЖД», заседаниях профильных кафедр РГОТУПС и МИИТ.

Наиболее важные положения и результаты, выносимые на защиту:

-система показателей эффективности ТП ИРДП и методы их расчета;

-оптимизационный метод разбивки перегонов на блок-участки, базирующийся на использовании предложенных показателей;

-метод исследования эффективности интенсивного движения поездов с интервалом равным нормативному межпоездному интервалу, используемый для объяснения случаев невозможности полного использования «запаса» пропускной способности, вследствие завышения значения теоретической наличной пропускной способности по сравнению с ее фактическим значением, что связано с недостаточным учетом наличия задержек в движении поездов;

-результаты указанного исследования являются обоснованием для постановки вопроса о переработке нормативных документов в связи с переходом к расчетному разграничению и отказом от нормативного (трехблочного при трехзначной АБ) разграничения поездов как основного элемента методик расстановки светофоров и расчета межпоездного интервала;

-метод определения межпоездного интервала на основе нормативного межпоездного интервала из условия обеспечения требуемого значения заданного показателя эффективности;

-методы повышения эффективности ИРДП за счет уменьшения интервала разбивки и повышения скорости движения поездов; -концепция поэтапного повышения эффективности ИРДП; -алгоритмы моделирования движения поездов, обеспечивающие возможность решения поставленных в работе задач;

-автоматизированная система выбора параметров и оценки эффективности ИРДП, на основе имитационного моделирования движения поездов.

Публикации. Материалы, отражающие основное содержание работы, изложены в 60 печатных работах, в том числе 15 опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК России.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и 9 приложений. Она содержит 276 страниц основного текста, 37 рисунков, 22 таблицы, список литературы, включающий 223 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации и определены цель и основные задачи исследования.

Первая глава посвящена рассмотрению современного состояния проблемы оценки эффективности ИРДП и задач, требующих решения. При выполнении диссертационной работы базовыми являлись работы следующих авторов: Лисенкова В.М., Кокурина И.М., Кондратенко Л.Ф., Брылеева A.M.,. Баранова Л.А., Козлова П.А., Абрамова В.М., Розенберга E.H., Бестемьянова П.Ф., Сапожникова Вл.В., Кононова В.А., Никитина А.Б., Шалягина Д.В., Сапожникова В.В., Кравцова Ю.А., Никифорова Б.Д., Шарова В.А., Годяева А.И., Малахина Н.Б., Анисимова В.А., Борисова Д.П., Нестерова В.Л., Рязанцева Б.С., Ро-димова Б.А., Бенешевича В.И., Ильенкова В.И., Баумана В.Э., Янкина П.М., Белова В.Н., Ходжаева М.Х., Шелухина В.И.. Выполнена классификация способов ИРДП. Рассмотрена роль эксплуатируемых СИРДП в обеспечении эффективной работы транспортной системы. Показано практическое значение разрабатываемых методов и инструментария для оценки эффективности и выбора параметров СИРДП. Сформулированы цели и задачи определения эффективности ИРДП. Показана связь эффективности ТП ИРДП и управления процессами перевозок. Проведен анализ проблем, связанных с эксплуатационной эффективностью, встающих при совершенствовании систем железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ). Намечены направления их решения.

Для разработки рекомендаций по решению проблемы повышения комплексной эффективности систем ЖАТ (СЖАТ) был проведен ее структурный анализ. Были рассмотрены организационно-кадровый, организационно-научный и организационно-технический аспекты, а также составляющие инфраструктуры ЖАТ: стандартизация, лицензирование, информатизация и дано обоснование необходимости создания «Инновационно-аналитической базы систем ЖАТ».

При рассмотрении научно-технического аспекта выделены составляющие комплексной эффективности СЖАТ: функциональная (экс-

плуатационная), экономическая и техническая (надежность и безопасность). Вопросы экономической и технической эффективности весьма подробно рассмотрел в докторской диссертации A.B. Горелик. Основное внимание в реферируемой работе уделено функциональной эффективности применительно к СИРДП. В работах ряда авторов функциональная эффективность называется просто эффективностью. Функциональная эффективность системы ИРДП эквивалентна эффективности реализованного ТП ИРДП.

Во второй главе для поддержки принятия ответственных системных научно-обоснованных решений на основе оценки их эффективности разработана концепция Инновационно-аналитической базы СЖАТ, которая может быть использована, например, при выборе способа ИРДП и СЖАТ" для некоторого участка внедрения.

Дано обоснование необходимости формирования Инновационно-аналитической базы СЖАТ, предложены ее структура и наполнение, предполагающие наличие нормативного, методического, инструментального и аналитического (накопления и обобщения опыта) разделов. Для демонстрации места и важности проблемы оценки эффективности составлена схема проблематики ЖАТ, выделена ее часть, которая должна найти свое отражение в Инновационно-аналитической базе СЖАТ, как непосредственно связанная с количественной оценкой эффективности СЖАТ.

Разработана концепция выбора демонстрационных полигонов для использования при сравнительных эксплуатационных расчетах.

Осуществлен выбор показателей эффективности, в том числе для использования при сравнительном анализе способов ИРДП и их технических реализаций.

В настоящее время на железнодорожном транспорте отсутствуют показатели, характеризующие напряженность работы машиниста при ведении поезда и чувствительность СИРДП к задержке в движении. В качестве таких показателей предлагается использовать время нулевого, первого, второго и т.д. рода опережения в появлении разрешающих показаний на путевом (локомотивном - для AJICO) светофоре (рис. 1 -3). Под временем опережения в появлении некоторого разрешающего огня будем понимать величину времени, на которую появление этого огня опережает наступление определенного события, связанного с проследованием головой позади идущего поезда П2 характерных то-

чек пути, в которых может осуществляться переход от одной фазы процесса ИРДП к другой.

Для АБ характерными точками нулевого рода являются места установки светофоров, а первого, второго и третьего рода - точки (с такими же порядковыми номерами) критического сближения поездов (на рис. 3 - это соответственно С, Е, С7).

ЗУ

н2

ЗУ

ЗУ.

ЗУ

м

,--*jm (i+2)n

;П2

(Оп

(i-2)п

тП1

¡' + 2

И)

3

ЗУ,

и

ж

ЗУ

1-2

к

ЗУ

¡-2

/-4 —©

к

ЗУ

Г"4 -О

1 х13У и

Г--^П2 (i+2)n г - -^Ш

(Оп

(i'-2)n

т/+2|/ + 2 Гг2 ИЗ

3

и+2

i-2 Ь-0

ж

i - 4 rpi-4 , n

H« \13У

7^, 2 - моменты проследования головой поезда П2 соответст-

?

венно (г'+2)-го и /-го путевого светофора;

¡ЗУ - момент освобождение хвостом впереди идущего поезда П1 защитного участка (ЗУ) за (;'-4)-м путевым светофором;

Г/ _ rpi+2 rpi-4

03 — Л г2 — i х1зу - время опережения нулевого рода в появлении зеленого огня на г-м путевом светофоре;

Г 1—2 _ rpi rpi—4

ож — 1 г2 — * х13У ~ время опережения нулевого рода в появлении желтого огня на (/-2)-м путевом светофоре.

Рис. 1 Метод оценки времени нулевого рода опережения в появлении зеленого и желтого огней на путевых светофорах трехзначной АБ

Точкой критического сближения является точка пересечения фактической или плановой кривой скорости и кривой скорости при служебном торможении поезда, обеспечивающей проследование характерной точки с требуемой уменьшенной скоростью, определяемой поездной ситуацией. Так, например, начало подтормаживания (рис. 3) в точке: 1-го рода (С), обеспечивает проследование путевого светофора с желтым огнем (точка В) со скоростью укж; 2-го рода (точка Е) позво-

11

ляет снизить скорость в точке Т7 до величины у0; 3-го рода (точка О) остановиться перед светофором с красным огнем (точка Н).

К =/о($) - плановая кривая скорости движения поезда; Уи =£(8), Уъ — /¡_2(3)- кривая скорости движения при соответственно первой и второй ступенях торможения;

Ух—/{(5) - кривая скорости движения после первой ступени торможения;

С, Е - точки соответственно первого и второго моментов критического сближения;

Т[ г, Т'^Х - моменты соответственно первого и второго критического сближения поезда П2 с поездом П1;

- момент освобождения хвостом поезда П1 ЗУ за (М)-м путевым светофором;

Тш -Т[г2 - время первого рода опережения зеленого огня на

г-м путевом светофоре;

^Гож =^1г2 ~ время второго рода опережения желтого огня на

(г'-2)-м путевом светофоре.

Рис. 2 Метод оценки времени второго рода опережения в появлении желтого огня при двухступенчатом варианте торможения поезда П2 и первого рода опережения в появлении зеленого огня на путевых светофорах трехзначной АБ

Метод определения времени нулевого рода опережения в появлении на путевом светофоре разрешающих огней поясняется на рис. 1. Моменты проследования отдельных точек пути получаются в резуль-

тате компьютерного имитационного моделирования движения поездов.

ЗУ.

(/-2)п

('-4)п МЬ

Ш

С, Е, С-точки соответственно первого, второго и третьего моментов критического сближения;

Т2^2 - момент второго критического сближения поездов П2 и П1;

Т'3г2 - момент третьего критического сближения поезда П2 и П1;

Т'х1 зУ- момент освобождения хвостом поезда П1 ЗУ за (М)-м путевым светофором;

Т,

(г-2)-м путевом светофоре;

^2ож=^2г2 —^х13У ~ время второго рода опережения желтого огня на

~ время третьего рода опережения желтого огня на (/-2)-м путевом светофоре.

Рис. 3 Метод оценки, при трехступенчатом варианте торможения поезда П2, времени второго и третьего рода опережения в появлении желтого огня на путевом светофоре трехзначной АБ

Положительное значение времени нулевого рода опережения разрешающего огня путевого светофора свидетельствует, что это сигнальное показание появляется до вступления поезда на блок-участок перед этим светофором. Чем больше величина времени опережения, тем меньше напряженность ведения поезда машинистом. Отрицатель-

ное значение означает, что сигнальное показание появляется после вступления поезда на указанный блок-участок.

В нормативных документах в качестве основного минимального разграничения поездов, обеспечивающего нормальные условия для движения поездов, рассматривается разграничение тремя блок-участками при трехзначной АБ. Однако при уменьшении интервала разбивки (при указанном разграничении) было обнаружено явление ухудшения большинства предложенных показателей эффективности ТГТ ИРДГТ, являющееся следствием недостатков существующей методики разбивки на блок-участки.

Суть рассматриваемого явления продемонстрируем на следующей простой модели. Пусть имеется полигон, оборудованный трехзначной АБ без защитных участков. Движение грузовых поездов на нем осуществляется с интервалом равным интервалу разбивки на блок-участки. Масса поезда равна 6000 т при длине /п=1,05 км. Задано трехступенчатое снижение скорости поезда при сближении с препятствием. Поезд двигается со скоростью У. Пусть поезда как планово, так и между ступенями торможения перемещаются равномерно. Максимальная скорость Ккж проследования путевого светофора с желтым огнем принята равной 60 км/ч.

Приводимая ниже методика расчета может использоваться только в рамках рассматриваемой модели движения поезда с учетом движения поездов с интервалом, равным интервалу разбивки на блок-участки, с условно равномерной скоростью, определяющей равенство длин блок-участков.

Расчетная длина блок-участков (при отсутствии ограничения на ее максимальную величину) равна

. /. Л

6у 3

V —-— / 60

км,

где V - скорость условно равномерного движения поездов по перегону, км/ч;

/р - интервал разбивки на блок участки (заданный при проектировании нормативный (расчетный) межпоездной интервал), мин.

Рассмотрим два случая планового движения поездов со скоростью: 1) У= 70 км/ч (У>УКЖ); 2) К=55 км/ч (У<УКЖ).

Выполним расстановку светофоров для различных значений интервала разбивки /р с использованием подхода, заложенного в

нормативной методике, определим значения длин блок-участков и показателей эффективности.

Первый случай (У> Укж).

Зависимость фактической длины /бУ блок-участка от интервала разбивки показана на рис 4. При отсутствии ограничения на длину блок-участка ее расчет проводился по вышеприведенной формуле (см. сплошную линию). Пунктирной линией показана зависимость - при наличии ограничения (длина блок-участка не более 2,6 км).

1Р. мни

о. 5

7,5

8.0 8,5 9,0 9,5 10,0

Рис. 4 Зависимость длины блок-участка от интервала разбивки при трехблочном разграничении при движении поездов со скоростью У= 70 км/ч

Так как в рассматриваемом случае поезда движутся со скоростью V > у , то значимыми показателями будут время нулевого и первого

рода опережения в появлении зеленого огня. Такие показатели, как время нулевого, второго и третьего рода опережения в появлении желтого огня, являются вспомогательными.

Расчет времени нулевого рода опережения в появлении зеленого огня (см. рис. 5) осуществляется по формуле:

60-гз-/6У+Ц

^ =1--у--,мин.

03 р у

Как видно (рис. 5) из зависимости времени нулевого рода опережения в появлении зеленого огня от интервала разбивки, при наложении ограничения на длину блок-участка в 2,6 км при интервале разбивки свыше 7,5 мин показатель становится больше нуля. Это объясняется тем, что поезда (движение осуществляется с интервалом равным /р) начинают разграничиваться более чем тремя блок-участка.

6.5

7.0

^ ОГ1>ЛН*11фНГЮ1М

без огрй1йгоешш

8.0

8,5 9,0 9.5 10.0

мим

Рис. 5 Зависимость времени нулевого рода опережения в появлении зеленого огня от интервала разбивки на блок-участки при скорости движения поездов И=70 км/ч

Время первого рода опережения в появлении зеленого огня (см. рис. 6) вычисляется по формуле:

(I, -/ .„ „ .1-60

103 03 у ' '

где ^торм(К^Ккж) - длина пути служебного торможения поезда от

скорости V до скорости Укж, км.

На рис. 6 показана зависимость времени первого рода опережения в появлении зеленого огня от интервала разбивки на блок-участки.

гл ог мин 5,0

-+,0 3.0 2.0 1.0 0.0

1 с огряг^пеггттеы^]

- —'Т- ! ,.^-г.. .........1. без агргЦогчешхя....[

----...

6,0

7,0

8,5 9,0 9,5 10,0

/,,, мин

Рис. 6 Зависимость времени первого рода опережения в появлении зеленого огня от интервала разбивки на блок-участки при скорости движения поездов У= 70 км/ч

Время нулевого рода опережения в появлении желтого огня при плановом движении поезда:

V60

Время нулевого рода опережения в появлении желтого огня с учетом служебного торможения поезда перед светофором с желтым огнем:

'ож = /)оз +/торм(К^М()' МИН-

Время второго рода опережения в появлении желтого огня:

('бу 'торч^го) 0 '60

и =/ + —-—:---, мин,

2 ож ож у ' '

кж

где /„ - заданное приказом по железной дороге расстояние, принятое равным 0,5 км, от точки пути, в которой скорость поезда не должна превышать заданную скорость уо=20 км/ч при движении на запрещающее показание путевого светофора, до точки остановки головы поезда перед светофором с красным огнем, км;

/торм()/ ) - длина пути служебного торможения поезда от скорости Укж до у0 км/ч, км.

Время третьего рода опережения в появлении желтого огня:

/ -/ + * , (¿Чсрч^о))'60 мин

3ож - 2ож + Комк,^) + ---' МИН'

"о

где /горм(„ _()) - длина пути служебного торможения поезда от скорости в у0 до остановки, км.

Результаты расчета длины блок-участков и показателей эффективности интервального регулирования при различных значениях интервала разбивки приведены при отсутствии и наличии ограничения на длину блок-участка соответственно в табл. 1 и 2. Из них видно, что при уменьшении значения интервала 1Р разбивки на блок-участки и движении с этим интервалом, значения рассматриваемых показателей 'зож) ухудшаются/

Второй случай (Т< Укж, без учета ограничения на длину блок-участка).

Зависимость длины блок-участка от значения интервала разбивки показана на рис. 7.

Табл. 1 Результаты анализа влияния интервала разбивки на блок-участки на показатели эффективности при движении поездов со скоростью У=70 км/ч при отсутствии ограничения на длину блок-участка

/р, мин /бу, км С03, мин '103, МИН 1.0ж, мин Ьож, МИН /3ож, МИН

10 3,5 2,8 3,1 5,5 7,7

9,5 з,з 2,6 2,9 5,1 7,4

9 3,2 2,5 2,7 4,8 7

8,5 3 2,3 2,6 4,4 6,6

8 2,8 0 2,1 2,4 4 6,3

7,5 2,6 2 2,2 3,7 5,9

7 2,4 1,8 2,1 3,3 5,5

6,5 2,2 1,6 1,9 3 5,2

6 2 1,5 1,7 2,6 4,8

Табл. 2 Результаты анализа влияния интервала разбивки на блок-участки на показатели эффективности при движении поездов со скоростью V-70 км/ч при наличии ограничения на максимальную длину блок-участка в 2,6 км

/р, МИН /бу, км мин ?!03, МИН /ож, МИН /2ож, МИН ?3ож, МИН

10 2,4 4,4 4,7 6,2 8,4

9,5 1,9 3,9 4,2 5,7 7,9

9 2,6 1,4 3,4 3,7 5,2 7,4

8,5 0,9 2,9 3,2 4,7 6,9

8 0,4 2,4 2,7 4,2 6,4

7,5 2 2,2 3,7 5,9

7 2,4 0 1,8 2,1 3,3 5,5

6,5 2,2 1,6 1,9 3 5,2

6 2 1,5 1,7 2,6 4,8

2,8 2,6

1-еу, км 2,4 2,2 2,0 1,8 I ,б 1,4 1,2 1,0

6,0

6,5

7,0 7,5

8,0 8,5 мин

9,0 9,5 10,0

Рис. 7 Зависимость расчетной длины блок-участка от интервала разбивки при движении поездов со скоростью К=55 км/ч

В рассматриваемом случае скорость движения поездов меньше чем Укж, поэтому значимыми показателями эффективности интервального регулирования движения поездов (рис. 8) будут время нулевого, второго и третьего рода опережения в появлении желтого огня. При этом изменятся формулы для расчета этих показателей:

I -60

I -

ож

мин;

= *« +

V

ТОрм( Н + )

■ /.)- 60

= /„

+ ( +

V [1-,

, мин;

торм(

+ 0)

)- 60

, мин.

Результаты расчета длины блок-участков и показателей эффективности интервального регулирования при различных значениях интервала разбивки приведены в табл. 3.

Из приведенных расчетов видно, что при уменьшении интервала разбивки и движении поездов с этим интервалом имеет место явление ухудшения указанных показателей эффективности ИРДП. Это ставит под вопрос целесообразность определения межпоездного интервала во всех случаях из условия нормативного разграничения поездов, так как оно может обеспечивать в рассматриваемой ситуации равенство толь-

ко времени опережения нулевого рода зеленого огня, а остальные показатели ухудшаются.

8,0 7,0

t, мин б-° 5.0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0

б,0 6,5 7,0 7.5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0

/р, мин

Рис. 8 Зависимость показателей эффективности ИРДП от интервала разбивки на блок-участки при скорости движения поездов К=55 км/ч

Табл. 3 Результаты анализа влияния интервала разбивки на блок-участки на показатели эффективности при движении поездов со скоростью Г=55 км/ч__ __

/„, мин /бу, км /ож, МИН /2ож, МИН ¿3ож, мин

10 2,7 3,0 4,7 6,8

9,5 2,6 2,8 4,4 6,5

9 2,4 2,6 4 6,1

8,5 2,2 2,5 3,7 5,8

8 2,1 2,3 3,4 5,5

7,5 1,9 2,1 3,1 5,2

7 1,8 2 2,8 4,9

6,5 1,6 1,8 2,4 4,5

6 1,5 1,6 2,1 4,2

Повышение эффективности ТП ИРДП возможно не в результате модернизации АБ, а за счет увеличения скорости движения поездов, в случае сохранения координат установки светофоров и первоначального интервала движения (/„). Однако увеличивать скорость V можно до тех пор, пока не нарушится нормативное ограничение на длину блок-участка - тормозной путь экстренного торможения от скорости V не должен превышать длину блок-участка.

Показатели эффективности ухудшатся в случае повышения скорости и организации движения поездов с интервалом равным межпоездному нормативному интервалу (/=/нмп). Но можно определить интервал движения поездов (минимальный требуемый интервал 1т\ог), обеспечивающий требуемое значение заданного показателя эффективности. В частности, рассчитать увеличенное по сравнению с /нмп, но меньшее чем /„, значение интервала, при котором наименьшее значение времени первого рода опережения зеленого огня равно значению этого показателя при движении с первоначальными скоростью У„ и интервалом /п.

Для подтверждения сказанного рассмотрим предыдущий полигон. Пусть интервал его разбивки /р=7,5 мин, а скорость движения поездов У=10 км/ч. В результате разбивки были получены блок-участки длиной /6у=2,б км. Движение грузовых поездов осуществляется с интервалом равным интервалу нормативной разбивки на блок-участки.

В рассматриваемом случае значения нормативных минимальных интервалов проследования отдельных светофоров совпадают и равны нормативному межпоездному интервалу. Из табл. 4 видно улучшение показателей эффективности при сохранении координат установки светофоров и увеличении графиковой скорости V в диапазоне от первоначальной Уп=70 до максимальной Км=100 км/ч. Так, например, нормативный минимальный интервал /„ уменьшается с величины 7,5 мин до 5,3 мин. Время Г03 увеличивается с 0 до 2,2 мин, а время первого рода опережения зеленого огня *]03 - с 2 до 2,9 мин. Обратим внимание на то, что если /1оз выросло на 0,9 мин, то время второго и третьего рода опережения желтого огня (2ожи Ь<ж - примерно на 1,7 мин, то есть увеличение скорости более благоприятно действует в направлении исключения или сокращения продолжительности второй и третьей ступеней торможения.

Сравним два случая. Первый - движение с начальной скоростью, второй - с максимальной. В 1-м случае при любой задержке впереди идущего поезда не осуществляется движение на зеленый огонь. Во втором при задержке до 2,2 мин (¿03=2,2) поезд движется на зеленое показание светофора. В 1-м случае подтормаживание (первое-от Vдо скорости Уюк) при следовании на желтое показание светофора начинается при задержке более 2 мин (?1оз=2 мин), во втором- 2,9 мин (/1оз=2,9 мин). А при движении на красное показание второе подтормаживание (от Ккж до скорости У0=20 км/ч) - при задержке соответственно 3,7 мин

(/2ож=3,7мин) и 5,5 мин. ('2ож=5,5 мин), третье подтормаживание - 6 и 7,7 мин. Таким образом, повышение скорости может позволить повысить эффективность без модернизации АБ.

Табл. 4 Результаты анализа влияния скорости движения поездов на показатели эффективности при движении с интервалом /=/р=7,5 мин

V, км/ч (03, мин /1оз, мин /ож, мин Ьож, мин /3ож, мин /„, мин

70 0 2 2,2 3,7 6 7,5

75 0,4 2,2 2,5 4 6,3 7,1

80 0,9 2,4 2,9 4,4 6,6 6,6

85 1,3 2,5 3,2 4,7 6,9 6,2

90 1,6 2,7 3,5 5,0 7,2 5,9

95 1,9 2,8 3,7 5,2 7,4 5,6

100 2,2 2,9 4 5,5 7,7 5,3

Однако (табл. 5) при увеличении скорости и движении с интервалом /, равным нормативному минимальному /,„ показатели эффективности ухудшаются - например, время уменьшается с 2,0 до 0,7 мин при равном нулю во всем диапазоне изменения скорости.

Табл. 5 Результаты анализа влияния скорости движения поездов на показатели эффективности при движении с интервалом /=7Н_

V, км/ч /,„ мин ¿03, МИН Лоз, МИН /ож, МИН /2ож, МИН ¿Зга(, МИН

70 7,5 0 2 2,2 3,7 6

75 7,1 0 1,7 2,1 3,6 5,8

80 6,6 0 1,5 2 3,5 5,7

85 6,2 ' 0 1,3 1,9 3,4 5,6

90 5,9 0 1Д 1,9 3,4 5,6

95 5,6 0 0,9 1,8 з,з 5,5

100 5,3 0 0,7 1,8 з,з 5,5

Если при повышении скорости движения (/=/„) значение заданного показателя эффективности станет неприемлемым, то можно определить минимальный интервал, при котором значение этого показателя станет равным требуемому. Из условий обеспечения требуемого значения времени нулевого или первого рода опережения в появлении зеленого огня можно получить соответствующие значения расчетных минимальных и им соответствующих межпоездных интервалов. Предлагаемый метод определения минимального при проследовании све-

тофора и межпоездного интервалов, из условия расчетного разграничения поездов представлен рис. 9.

г:1

ЗУ*

Ж

ЗУ/.

ЗУм

I П1

(¡+2)п

(«)п

1Ш_

И)

1-2 1—0

ж

1-4

СЙ2

з

Т'*2 - момент проследования головой поезда П1 (/+2)-го светофора;

- момент освобождения хвостом поезда П1 защитного участка за

(/-4)-м светофором;

т 1 + 2 _ г-г / - 4

* н ~ \13У

пг ( + 2

— 1 г1 - интервал движения при проследовании поездом

П1 (г'+2)-го светофора, полученный из условия нормативного (трехблочного) разграничения поездов;

= тах(1'н ) - нормативный межпоездной интервал (получен из условия нормативного разграничения поездов в наихудшем месте по пропускной способности);

Т'п,Т'п - время соответственно нулевого и первого рода опережения зеленого огня /-го путевого светофора, полученное из условия следования поездов с интервалом равным интервалу разбивки /р;

Гтоз , Гт1оз - требуемое значение времени соответственно нулевого и первого рода опережения зеленого огня;

С =1Р Л^ГТ), /^з=/р +(^1оз-^оз) - минимальные интервалы

движения при проследовании поездом (¡+2)-го светофора, определенные из условия получения требуемого значения времени соответственно нулевого и первого рода опережения зеленого огня на /-м светофоре;

/мп =тамГ ), /мп = тах (/', )- межпоездной интервал, получен-

тоз \ тез/ т1оз \ т1оэ /

ный из условия обеспечения времени нулевого рода опережения зеленого огня для всех светофоров на рассматриваемом участке не менее величины требуемого значения времени соответственно нулевого и первого рода опережения зеленого огня.

Рис. 9 Метод определения минимального и межпоездного интервалов для трехзначной АБ

Пусть требуемое значение времени /т1оз первого рода опережения зеленого огня равно времени /юз=2,0 мин, полученному при разбивке на блок-участки для первоначальных значений: (/п=70 км/ч и /=/п=7,5 мин.

Из табл. б видно, что при движении с интервалом /=/т[оз и указанном увеличении скорости V, время г03 возрастает с 0 до 1,3 мин (при сохранении /103=^103=2,0 мин), а интервал /т 103 уменьшается с 7,5 до 6,6 мин. Значения показателей 12ож -/3ожтоже улучшаются.

Таким образом, результаты приведенных расчетов поясняют технологию улучшения показателей эффективности за счет увеличения скорости движения поездов.

Табл. 6 Результаты анализа влияния скорости движения поездов на показатели эффективности при движении с интервалом /=/т1оз и

¿1оз~£г1оз~2,0 МИН_

V, км/ч /03, мин /ож, мин /2ож, МИН /3ож, МИН /„, мин /т!оз, мин

70 0,0 2,3 3,8 6,0 7,5 7,5

75 0,3 2,4 3,9 6,1 7,1 7,3

80 0,5 2,5 4,0 6,2 6,6 7,1

85 0,7 2,7 4,2 6,4 6,2 7,0

90 0,9 2,8 4,3 6,5 5,9 6,8

95 1Д 2,9 4,4 6,7 5,6 6,7

100 1,3 3,1 4,6 6,8 5,3 6,6

Третья глава посвящена решению задачи математического моделирования процесса движения поездов, используемого для решения задач оценки абсолютной и сравнительной эффективности способов и систем ИРДП и разбивки железнодорожных линий на блок-участки.

При разработке методов моделирования движения за основу взята математическая модель движения поезда, приведенная в Правилах тяговых расчетов.

Предложена методика уточнения массы состава и расчета длины поезда с учетом целочисленности количества вагонов всех категорий в случае, если имеется информация только о массе состава и долях вагонов каждой категории либо по массе вагонов брутто, либо по количеству вагонов.

Разработаны два метода, соответствующие им алгоритмы, программное обеспечение для моделирования движения поездов. 24

Первый метод - интерактивный, использующий неитерационные элементарные (пошаговые) продвижения поездов, применяющийся при ручных расчетах кривых движения поездов, в том числе при анализе и проверке результатов автоматизированных расчетов, а также в автоматизированных расчетах в учебной дисциплине «Эксплуатационные основы устройств железнодорожной автоматики и телемеханики». Недостатком рассмотренного метода является то, что его компьютерная версия требует вмешательства пользователя на каждом шаге продвижения, а также то, что при использовании, вместо продвижения по скорости - продвижения по расстоянию или времени появляется дополнительная погрешность, вызванная тем, что ускорение в течение шага продвижения не является усредненной величиной и равно ускорению в начале шага. При продвижении по скорости он дает такие же результаты, как и второй метод.

Второй метод основан на принципах иерархических продвижений при имитационном моделировании движения поездов на заданном участке. Они базируются на предложенных схемах элементарных продвижений поезда по времени, расстоянию и скорости, которые были использованы при разработке автоматизированной системы выбора параметров и оценки эффективности ИРДП (см. гл. 6), применяемой при реальном и учебном проектировании и решении рассматриваемых в работе задач.

При разработке второго метода дано обоснование использования для решения дифференциального уравнения движения поезда метода Эйлера-Коши с последующей итерационной обработкой. В отличие от стандартного подхода вместо постоянного шага интегрирования был взят переменный шаг. В результате были получены математические выражения, использованные при разработке схем процессов: многошагового итерационного при элементарном продвижении поезда по времени, одношаговых итерационного при элементарном продвижении по расстоянию и неитерационного при элементарном продвижении по скорости.

Базовая схема многошагового итерационного процесса, с элементарными продвижениями поезда в заданном режиме по времени (каждый шаг осуществляется в течение заданного времени), имеет вид:

Исходные данные: ^ у3, ц, гл, кп, утах, ул„-т ,уп. ^:=у3) /у:=/у0,).

Цикл по I от /„шаг 1 пока [(5,- 5П)-£Н<0, УИТ,-„<У;<УВ,ДТ, /у=г,/Л',)1:

ы а. := ^ " 1у , V?, . := у.. Задание Л/.+). г /- г+ г '

V

Цикл по £=0,1,2,...:...................-..............................

- гк -/

г+1 у

г+1 с

/

¿+1 ' г ' г+1 ^ г г+1-

£ + 1 _ £ г+1 г+1

Есди V,**1 - V* < * ,

г+1 7_2

переход в начало цикла по [) иначе в начало цикла по к

конец цикла по к—................................................

конец цикла по /..........—................................................

При описании выше рассмотренного итерационного процесса использованы следующие обозначения:

^з» ^3) Г3, ¡3, - заданные момент времени (с), координата (м) центра поезда, скорость (км/ч), режим движения и номер текущего шага в начале рассматриваемого фрагмента итерационного процесса;

кп - коэффициент направления начальный, равный 1, ес-

ли координата растет в направлении движения поезда, в противном случае равен -1; Утах, утш. - предельные максимальная и минимальная скорости (км/ч) и координата (м) центра поезда при движении в заданном режиме; Ду, г) - зависимость удельной равнодействующей на поезд

силы при движении по ровному пути (кгс/т) от его скорости V и заданного режима Г движения поезда; /у(,?) - заданная зависимость крутизны (%о) приведенного

уклона от координаты пути 5(м); 1у - текущее значение крутизны приведенного уклона,

%о;

и, V;, , //, Щ - параметры поезда в конце /-го (начале /+1) шага:

момент времени, скорость, координата центра поезда, удельная равнодействующая сила на площадке и ускорение поезда (м/с2);

1000(1 + у) _ ВСП0М0Гательный коэффициент; С/~ 9.81

(1+у) - коэффициент инерции вращающихся частей;

к к , „

+ 1 , <2/+1 - скорость и ускорение поезда после завершения к-ои

итерации (/+1)-го шага;

к +1 „ „ V 1 - скорость поезда после завершения (к+ 1)-ои итерации

(/+1)-го шага;

- продолжительность (с) (1+1)-го шага моделирования

движения

8 - заданная точность определения скорости в конце

1+1- го шага моделирования движения.

Базовая схема одношагового итерационного процесса, с элементарным продвижением поезда в режиме г3 на заданное расстояние Д^, имеет вид:

Исходные данные: У3, /3, г3, Лл3,Д V, г), гу(^).

Ху? :=У..

1 Су. г + 1 г

Цикл по £=0,1,2,...:-

^ - 2

Л >= ..А: Ч А: .= Л+1_У

V

- V, + 3,62 -А^з +

^ - ** , < * >

7.2 • Ду„ А? :=■ 3

/+1 V. + V

' /+1

и+1:д/ , ¿-¡ч 1: =.?,■+ кн • .

г+1

выход из схемы), иначе в начало цикла по к конец цикла по к.............................................

При необходимости выполнить продвижение поезда по скорости в режиме Г3, при заданном ее приращении Д\>3 на (г+1)—м шаге, используется, в первом и втором методах моделирования движения поездов, одношаговая неитерационная процедура:

\

Исходные данные: ?3, У3, /3, г3, /сш Ау3 ,Ду, г), /у(,у).

а- :=--, V. :=у. + Ау~.

' су / + 1 I 3

Ау~

А/ :=-;—---, и+\:=/,+А/ .

/+1 1,8-(а. + д. ,) г+1

I /+1

Ас ._ + У/+1) ' ^1+1 . + * .д-

Необходимость в использования этой процедуры во втором методе возникает в случае, если фактическая скорость поезда выйдет за рамки, очерчиваемые предельными скоростями и V,,,,,.,.

При расчете движения поезда, предусматривающего остановку поезда на станции, нужно выбрать координату точки начала торможения. Известный способ предполагает многократный расчет кривой торможения с приближением к искомому результату. Разработан способ, при котором выполненная работа будет сопоставима с одноразовым расчетом. Для этого моделируется движения поезда до места его остановки (снижения скорости до заданной величины), в режиме отличном от торможения, с фиксацией параметров поезда (координаты, скорости, времени и режима движения) после каждого шага продвижения. Назовем этот расчет первичным.

Затем, с заданной точки, начинается моделирование движения поезда в режиме торможения, в направлении обратном естественному во времени и пространстве. Этот расчет назовем вторичным.

При этом продвижение ведется по заданному расстоянию. То есть длина шага в режиме торможения выбирается равной длине шага при

первичном расчете. Это позволяет сравнивать значения скорости при первичном и вторичном расчетах. Расчет в режиме торможения проводится до тех пор, пока скорость в этом режиме не превысит скорость в этой же точке полученную при первичном расчете.

Параметры движения поезда, получаемые при вторичном расчете сохраняются в массиве, заполненном в результате первичного расчета. Количество расчетных точек при вторичном расчете больше на единицу, получающихся в результате перезаписи результатов первичного расчета,. Дополнительная точка появляется в результате пересечения кривых скорости, полученных при первичном и вторичном расчетах.

Точка, соответствующая началу тормозного расчета в обратном направлении, получает значение ее номера на один больше, чем в конечной точке первичного расчета. Для этой точки в элементы массивов параметров движения поезда записываются следующие значения: скорости и времени - нулевые значения; режима движения - маркер торможения; координаты - координата последней точки полученной при первичном расчете.

Далее осуществляется моделирование движения поезда в режиме торможения на заданное расстояние. Результаты записываются в так называемые фиктивные параметры. Лишь только после проверки того, что скорость поезда в режиме торможения меньше скорости полученной в предыдущей точке при первичном моделировании, результаты перезаписываются из фиктивных параметров в элементы массива параметров движения с порядковым номером меньшим на один, чем текущий, в которых ранее хранились ставшие теперь ненужными параметры шага первичного расчета.

В итоге фиксируется номер последней точки, содержащей фактические параметры, для которой в качестве текущего режима записан режим торможения. Она имеет номер на два меньше, чем последняя фактическая точка первичного расчета. Номер меньше на один будет иметь искомая точка пересечения кривых скорости для двух указанных режимов движения.

Была разработана процедура последовательных приближений для нахождения параметров этой точки. Из двух соседних фактических точек соответствующих первичному и вторичному расчету, навстречу друг другу делается шаг равный половине расстояния между этими точками. Результаты считаются фиктивными. Осуществляется сравнение значений скорости в полученной точке. Если они совпадают с за-

данной точностью, то полученная точка считается точкой пересечения двух кривых скорости, то есть искомой точкой. Если нет, то если скорость в режиме торможения больше, то фактической считается точка, находящаяся на кривой скорости, полученной при первичном расчете, если меньше, то фактической признается точка, соответствующая режиму торможения. Теперь расстояние между двумя фактическими точками уменьшится вдвое. Затем действия повторяются до момента нахождения искомой точки.

В четвертой главе рассматривается методология разбивки перегонов на блок-участки.

Указываются основные недостатки нормативной методики разбивки железнодорожной линии на блок-участки. Она трудоемка и использует заданную в основных нормативных документах схему нормативного разграничения поездов (трехблочного при трехзначной АБ). А эта схема не позволяет осуществлять интенсивное движение поездов с интервалом равным межпоездному интервалу. В ней отсутствуют: оценка эффективности разбивки на блок-участки, оптимизация и удовлетворительное решение задачи определения по требуемому межпоездному интервалу интервала разбивки.

Наличие этих недостатков может привести к напряженности ведения поездов машинистами и дополнительным эксплуатационным затратам, в результате повышенного, по сравнению с возможным, количества подтормаживаний по сигналам автоматической локомотивной сигнализации (АЛС).

Разработан метод разбивки перегонов на блок-участки, который включает в себя базовую разбивку на блок-участки, оценку ее эффективности с использованием разработанных показателей, а также процедуру ее оптимизации.

Базовая разбивка на блок-участки, эквивалентна по результатам разбивке, получаемой при использовании нормативного метода, но отличается использованием вместо графических построений компьютерных расчетов.

Она осуществляется в следующей последовательности:

1) подготовка исходных данных для компьютерных расчетов;

2) расчет кривых движения поездов;

3) оценка, при необходимости, минимального интервала движения поездов на железнодорожном участке, который может быть реализо-

ван в результате разбивки при разграничении поездов в наихудшем месте нормативным количеством блок-участков;

4) первичная автоматизированная разбивка на блок-участки с использованием разработанных метода, алгоритма и программного обеспечения.

Задача оптимизации результатов базовой разбивки на блок-участки рассматривается с точки зрения максимизации заданного показателя, например, минимального из значений времени первого рода опережения в появлении зеленого огня на путевых светофорах заданного участка (демонстрационного полигона А-В).

Принцип оптимизации заключается в многократном выборе путевого светофора с наихудшим значением заданного показателя эффективности ИРДП и улучшении его значения за счет светофоров с высокими значениями этого показателя. Повышение значений заданного показателя эффективности достигается за счет изменения координат установки путевых светофоров. В результате происходит усреднение значений показателя для всех светофоров и увеличение его минимального значения. При рассмотрении вариантов разбивки учитываются ограничения на длину блок-участков. С этой целью для возможных границ блок-участков проводится расчет тормозных путей полного служебного и автостопного торможений.

Для заданного участка выполнена базовая расстановка светофоров трехзначной АБ с учетом требования, что длины блок-участков должна быть в интервале от 1000 до 2600 м, за исключением предвходного блок-участка, длина которого не должна превышать 1500 м. Для указанной расстановки светофоров был проведен расчет (табл. 7, 8) показателей эффективности ИРДП.

Анализируя графы 4, 6 и 8 табл. 7 и 2, 4, 6 табл. 8 можно сделать вывод о значительной неравномерности значений показателей эффективности ИРДП до проведения оптимизации.

Межпоездной интервал (табл. 8), полученный из условия нормативного разграничения в месте ограничения пропускной способности до оптимизации равен 360 секунд. После проведения оптимизации он уменьшился до 351 секунд.

В результате проведения оптимизации:

1) уменьшилась неравномерность значений заданного показателя эффективности ИРДП;

2) улучшились значения этого показателя для всех проблемных светофоров;

3) увеличились наихудшие значения рассматриваемого показателя эффективности ИРДП примерно на 15-30с.

Табл. 7 - Результаты расчета до и после оптимизации показателей: времени нулевого и первого рода опережения в появлении зеленого огня и времени второго рода опережения в появлении желтого огня на

Номер (порядковый номер) светофора(г') Удаленность /-го светофора от оси станции А (его координата), м Время нулевого рода опережения зеленого огня /-го светофора Время первого рода опережения зеленого огня /-го светофора Па. с Время второго рода опережения желтого огня /-го светофора

При движении с интервалом разбивки 7„=360 с

до оптимизации после оптимизации до оптимизации после оптимизации до оптимизации после оптимизации до оптимизации после оптимизации

1 2 3 4 5 6 7 8 9

HI/2) 525 525 - - - - - -

5(3) 2935 3125 0 10 63 82 - -

3(4) 5366 5025 52 61 118 104 241 214

1(5) 7874 7625 97 83 160 150 303 296

Н„(6) 9125 9125 99 79 106 96 244 254

HI „(7) 10525 10525 47 61 59 72 205 194

5(8) 12896 13125 0 9 66 85 240 273

3(9) 15347 15025 45 55 109 95 243 215

1(10) 17826 17625 83 70 142 134 294 290

Нг(П) 19125 19125 85 77 100 101 232 240

Я1г021 20525 20525 39 58 67 87 192 193

9(13) 22497 22480 0 30 V. 7! 100 199 216

7(14) 24301 23980 17 27 96 87 177 181

5(15) 25946 25480 41 23 127 97 179 160

3(16) 27125 26980 59 31 129 119 164 161

1(17) 28125 28125 - - 147 147 145 147

Анализ результатов оптимизации показывает, что они могут быть улучшены в случае отказа от нормативных ограничений на максимальную длину блок-участка. Так на перегоне В-С лимитируют увеличение заданного показателя ограничения на длину: предвходного

33

блок-участка - 1500 м, а других - 2600 м. Значения показателей после оптимизации ухудшатся, если использовать указанное в Руководящих указаниях ограничение на длину блок-участка 2200 м.

Табл. 8 - Результаты расчета до и после оптимизации показателей: времени нулевого и третьего рода опережения в появлении желтого огня на путевых светофорах, нормативных интервалов: минимальных

Время нулевого Время третьего Минимальный Межпоездной

ÎS 3 рода опережения рода опережения нормативный нормативный

M « желтого огня /-го желтого огня 1-го интервал при интервал на

К О п. H о « г- ее чЬ О светоф. Г0'ж, с свет°Ф- ТЗож'с проследовании /-го светофора /',, с данном г МП участке 1 , с

При движении с интервалом разбивки /„=360 с

г& до оптимизации после оптимизации до оптимизации после оптимизации до оптимизации после оптимизации до оптимизации после оптимизации

1 2 3 4 5 6 7 8 9

5(3) 105 120 - - 308 300

3(4) 104 123 361 337 263 277

1(5) 159 144 423 416 261 281

Ня(6, 204 193 371 379 313 299

П«(7) 151 141 331 321 360 351

5(8) 106 120 360 393 315 305

3(9) 105 124 364 339 277 290

1(10) 151 137 414 410 275 283 360 351

1с<П) 188 179 359 319 321 302

Пг(12 142 143 319 340 360 330

9(13; 104 123 322 307 343 333

7(14; 98 128 301 285 319 337

5(15; 116 108 303 287 301 329

3(16; 139 111 291 274 -

1(17; 135 125 273 127 - -

Пятая глава посвящена разработке концепции поэтапного повышения эффективности ИРДП.

Рассмотрены особенности известных способов ИРДП, которые реализованы в полуавтоматической блокировке и числовой кодовой АБ, дополняемой автоматической локомотивной сигнализацией непрерыв-34

ного типа (АЛСН) с контролем бдительности машиниста и скорости движения поезда. Предлагаются к использованию следующие способы ИРДП.

Первый способ - для автоблокировки с координатными отрезками (АБК) в пределах блок-участка и скоростными значениями сигнальных показаний локомотивной сигнализации - является способом интервального регулирования движения поездов, обеспечивающим меньшее значение минимального интервала движения и пониженную чувствительность к задержке впереди идущего поезда в движении впереди идущего поезда. Улучшенные эксплуатационно-технические характеристики достигаются даже при сохранении значности АБ и АЛСН, разбивки на блок-участки и трехблочного разграничения поездов. Координатные отрезки образуются в результате создания в пределах каждого блок-участка нескольких рельсовых цепей.

Реализация рассматриваемого способа упрощается в связи с широким внедрением в настоящее время бесстыковых рельсовых цепей, в которых в пределах блок-участка из-за отсутствия возможности синтеза рельсовых цепей длиной, равной длине блок-участка, образуется несколько цепей.

В отличие от классического способа интервального регулирования движения поездов при АБ в данном случае кодовый сигнал АЛСН не несет в себе информацию о количестве свободных блок-участков. Ее дает, как обычно, путевой светофор. Локомотивный индикатор сообщает о максимальной разрешенной скорости движения по рельсовому координатному участку, на котором находится голова поезда. Градация этой скорости зависит от свободности рельсовых координатных участков, в пределах которых укладывается тормозной путь для указанной скорости. При этом способе система будет так же, как и в ранее рассмотренных случаях, запрещать вступление поезда на занятый блок-участок.

Второй способ, разработанный для интервального регулирования движения поездов с использованием координатных отрезков (ИРДПК), хотя и предусматривает путевые светофоры, но не использует при максимальном сближении поездов блочное разграничение. Он является, как и следующий предлагаемый способ, способом интервального регулирования с координатными отрезками, которые образуются с помощью рельсовых цепей. Наличие путевого светофора помимо известных достоинств позволяет для рельсовой цепи, находя-

щейся за светофором, уменьшить тормозной путь полного служебного торможения.

Рассмотренный способ позволяет нахождение на блок-участке двух поездов. Он предусматривает использование путевыми светофоров и скоростных значений сигнальных показаний локомотивной сигнализации. Этот и следующий предлагаемый способ предназначаются для линий с более высокой интенсивностью движения, чем при первом способе.

Третий способ - АЛСОК - разработан для интервального регулирования движения поездов с помощью АЛС при отсутствии проходных светофоров (АЛСО) с использованием координатных отрезков. Это обеспечивает экономию затрат и исключает психологическую проблему проследования путевого светофора с красным показанием, которое во втором предлагаемом способе из запрещающегося движение показания превратилось в знак, предупреждающий о необходимости следовать с особой бдительностью. При этом используются скоростные значения сигнальных показаний локомотивной сигнализации, укороченные блок-участки (длиной менее тормозного пути поезда) и размещение в пределах блок-участка одной рельсовой цепи без использования путевых светофоров.

Предлагается к применению способ, названный интервальным регулированием режимов движения поезда (ИРРДП). В них предусматривается дополнительно передавать на локомотив, например, по радиоканалу, рекомендацию о выборе режима движения поезда: тяги или выбега в зависимости от степени сближения поездов. Так, если на основании прогноза ожидается торможение поезда, то целесообразно отключить тягу, сэкономив энергоресурсы. Раннее отключение тяги или уменьшение тягового усилия также позволяют уменьшить вероятность начала подтормаживания в результате сближения с препятствием, а также снизить потери времени, связанные с торможением и последующим разгоном.

Важнейшими положениями предлагаемой концепции направлений развития, путей совершенствования и поэтапного внедрения способов ИРДП являются следующие.

1) Рекомендуются к внедрению ранее рассмотренные способы ИРДП.

2) В связи с большим количеством традиционных рельсовых цепей и существенными недостатками бесстыковых рельсовых цепей целе-

сообразно продолжать работы по повышению надежности изолирующих стыков.

3) Для децентрализованных и других типов СИРДП предлагается повышение эксплуатационной и экономической эффективности. Для централизованных СИРДП с низкой степенью информативности - наряду с использованием существующих способов ИРДП, основывающихся на индикации количества блок-участков, применение решений, базирующихся на передаче на локомотив значения допустимой скорости движения. Для перспективных централизованных СИРДП с повышенной степенью информативности - совместная эксплуатация в едином комплексе (КСИРДП) существующих и перспективных (с увеличенной функциональностью) СИРДП. На текущем этапе развития ЖАТ преждевременно рассматривать централизованные СИРДП с повышенной информативностью, как альтернативу существующим системам.

4) Внедрение каждого рассматриваемого способа должно сопровождаться соответствующими эксплуатационно-экономическими расчетами, показывающими сферы его предпочтительного использования.

5) Для каждого конкретного участка железной дороги выбор варианта ИРДП, как одного из способов повышения эффективности технологического процесса движения поездов, должен осуществляться в рамках отдельного проекта, предшествующего техническому проектированию и включать в себя соответствующие эксплуатационно-экономические расчеты.

6) Для повышения надежности и безопасности подсистемы КСИРДП не должны иметь общих элементов. Так, только одна подсистема может использовать в качестве датчиков местонахождения поезда рельсовые цепи. Но для анализа поездной ситуации должна использоваться информация от двух систем.

7) В отличие от пугающего потребителя СИРДП подхода, предусматривающего отказ от апробированной СИРДП при внедрении сырой перспективной централизованной СИРДП, при предлагаемом подходе на стадии отладки КСИРДП достаточно будет оборудовать централизованной СИРДП один - два локомотива и центральный пост. На пути дополнительно размещать ничего не требуется.

8) В КСИРДП в качестве одной из подсистем может использоваться комплекс кодовой АБ и АЛСН.

9) Для обеспечения надежности (при выходе из строя одной подсистемы) интервальное регулирование должна осуществлять другая подсистема. Представляется, что на первом этапе перспективная подсистема должна поддерживать такое же разграничение поездов и алгоритм сближения, как и апробированная подсистема. При использовании КСИРДП, срок службы апробированной подсистемы может быть продлен.

10) От перспективной централизованной СИРДП повышенной информативности на поезд должны поступать следующие сигналы:

-команды на торможение по условиям безопасности, требующие обязательного выполнения;

-рекомендации машинисту по ведению поезда в режимах тяги и выбега, обеспечивающие движение с меньшей скоростью, в случае уменьшения временного интервала между поездами, для сокращения затрат энергии и количества подтормаживаний по командам локомотивной сигнализации, а также уменьшения чувствительности СИРДП к задержке впереди идущего поезда.

11) На втором этапе для повышения эффективности интервального регулирования предлагается предусмотреть возможность использования режима работы КСИРДП, при котором централизованная СИРДП будет предлагать машинисту не осуществлять прицельное торможение на желтый сигнал путевого светофора до скорости Укж в случае, если по прогнозу до момента проследования головой поезда светофора с желтым огнем планируется зажигание зеленого огня. Таким образом, удастся значительно повысить эффективность технологического процесса движения поездов по сравнению существующими системами, улучшив следующие показатели:

-количество подтормаживаний при следовании на желтое показание путевого светофора; -затраты энергоресурсов;

-капитальные и эксплуатационные затраты на подвижной состав; -затраты на оплату труда локомотивных бригад; -затраты, учитывающие скорость доставки пассажиров и грузов; -техническую скорость;

-время вхождения поездов в график, после прекращения действия фактора, вызвавшего сбой в движении поездов;

-напряженность ведения машинистом поезда, убрав периодический контроль бдительности машиниста при следовании на желтое по-

казание путевого светофора, по крайней мере, до первой точки критического сближения;

-чувствительность СИРДП к задержке поезда.

Также возможно уменьшить запас пропускной способности, уменьшив графиковый интервал движения на столько, чтобы не допустить ухудшения значений указанных показателей.

12) На третьем этапе еще больший эффект можно получить, если не использовать прицельное торможение при подходе к проходному светофору с желтым огнем для снижения скорости до Укж в случае, если длина блок-участка между светофорами с желтым и красным огнем больше тормозного пути служебного торможения от максимально возможной скорости проследования светофора с желтым огнем при форсированном режиме движения поезда. Если при следовании на светофор с красным огнем машинист не начинает служебное торможение, то в точке начала прицельного служебного торможения от скорости при форсированном режиме движения поезда, оно начинает осуществляться автоматически по команде централизованной СИРДП.

13) На четвертом этапе при усложнении способа ИРДП можно реализовать в указанном случае начало служебного торможения в точке начала прицельного служебного торможения от фактической скорости движения поезда.

14) На пятом этапе при дальнейшем усложнении способа ИРДП, можно ввести контроль истинности условия превышения длины блок-участка между светофорами с желтым и красным огнем длины тормозного пути служебного торможения от прогнозируемой скорости проследования светофора с желтым огнем.

15) На шестом этапе дальнейшее усложнение способа ИРДП предусматривает, в случае ложности вышеуказанного условия, снижение скорости на подходе к светофору с желтым показанием до величины скорости его проследования при которой при служебном торможении поезд остановится перед светофор с красным огнем.

16) Для обеспечения безопасности на первом этапе на локомотиве должно обеспечиваться безусловное выполнение более запрещающей команды от подсистем ИРДП. Затем по мере отработки простейших способов интервального регулирования, применяемых в КСИРДП, и переходе к более сложным способам ИРДП, во все большей степени приоритет должен отдаваться централизованной СИРДП. В конце концов, децентрализованная система должна нормально быть инфор-

мационной системой и управлять движением только в случае отказа централизованной СИРДП.

В Шестой главе рассматривается разработанная автоматизированная система выбора параметров и оценки эффективности интервального регулирования движения поездов.

Рассмотрены особенности использования автоматизированной системы на стадиях: разработки, проектирования и оценки результатов эксплуатации систем ИРДП.

Автоматизированная система состоит из подсистем: моделирования движения поездов, расчета тормозных путей и показателей эффективности систем ИРДП. Вторая подсистема позволяет: выполнить расчет тормозных путей автостопного и полного служебного торможения поездов, с целью проверки возможности их остановки в пределах заданного участка (блок-участка, защитного участка); зафиксировать моменты проследования головой и хвостом поезда характерных точек пути, например, границ блок-участков, точек подключения аппаратуры рельсовых цепей и других; провести расчет показателей эффективности системы интервального регулирования движения поездов: времени опережения и интервалов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе получены следующие основные результаты.

1. Предложена система комплексных и частных показателей для оценки эффективности при разбивке перегонов на блок-участки и анализе ТП ИРДП.

2. Проведен анализ известного явления: не удается организовать устойчивое интенсивное движение поездов с интервалом равным интервалу разбивки на блок-участки. Выполненные исследования показывают зависимость предложенных показателей эффективности от интервала разбивки и скорости движения поезда. Их результаты объясняют, почему теоретическая наличная пропускная способность может оказаться больше фактической, при уменьшении интервала разбивки и повышении скорости движения поездов.

3. Обоснована необходимость переработки нормативных документов в связи с отказом от нормативного фиксированного разграничения поездов и переходом к использованию предлагаемого расчетного разграничения поездов. Предлагаются методы определения минимального и межпоездного интервалов из условия предлагаемого разграничения.

4. Разработан метод оценки влияния скорости движения поезда на ТП ИРДП. Показано в каких случаях эффективность этого процесса улучшается, а в каких ухудшается.

5. Предложены и обоснованы методы, алгоритмы и программное обеспечение автоматизированной разбивки на блок-участки. Оптимизация расстановки светофоров позволила на демонстрационном полигоне, не меняя их количества, обеспечить квазисмену (на более разрешающие огни) показаний, требующих начать торможение поезда в местах ограничения пропускной способности примерно на 15 - 30 с раньше, чем в случае разбивки без оптимизации.

6. Предложена концепция направлений развития, путей совершенствования технологии ИРДП и ее поэтапного внедрения, с целью повышения ее эффективности.

7. Разработаны методы и алгоритмы моделирования движения поездов, обеспечивающие возможность разбивки на блок-участки и сравнительного анализа эффективности различных способов и систем ИРДП.

8. Создана автоматизированная система «Интервал» выбора параметров и оценки эффективности ИРДП, предназначенная для использования при решении теоретических и практических задач.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ (позиции 2-16 опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК России):

Монография

1 Линьков В.И. Совершенствование эксплуатационных основ интервального регулирования движения поездов на железнодорожном транспорте // Под ред. Д.В. Шалягина: Монография. - М.: РГОТУПС, 2008. - 215 с.

Статьи, тезисы докладов, авторские свидетельства

2 Линьков В.И. Автоматизация решения задач повышения эффективности интервального регулирования движения поездов // Наука и техника транспорта.-2006. - №2. - с. 14-18.

3 Линьков В.И. Совершенствование интервального регулирования движения поездов // Железнодорожный транспорт. - 2006. - № 3. с. 68-70.

4 Линьков В.И. Основы эффективности интервального регулирования движения // Автоматика, связь, информатика. - 2006. -№3. - с. 10-12.

5 Кравцов Ю.А., Линьков В.И., Мащенко П.Е., Щербина А.Е. Исследование помехоустойчивости путевых приемников тональных рельсовых цепей // Наука и техника транспорта. - 2009. -№1.~с. 86-91.

6 Линьков В.И. Влияние на эффективность интервального регулирования грузовых поездов повышения их скорости при неизменности путевой инфраструктуры // Наука и техника транспорта. - 2009. - №3. - с. 68-69.

7 Кравцов Ю.А., Линьков В.И., Мащенко П.Е., Щербина Е.Г., Щербина А.Е. Корректный метод контроля и расчета параметров сигналов тональных рельсовых цепей // Наука и техника транспорта. - 2009. - №4. - с. 37-43.

8 Линьков В.И. Методология разбивки на блок-участки // Мир транспорта. -2010. - №1. - с.18-25.

9 Линьков В.И. Система автоматизированного выбора параметров и оценки эффективности интервального регулирования движения поездов // Наука и техника транспорта. - 2010. - №1. - с. 28-35.

10 Линьков В.И., Сёмин Л.С., Дегтярев П.А. Эффективность расстановки светофоров: новые показатели // Мир транспорта. - 2010. - №2. - с. 108-113.

11 Линьков В.И., Сёмочкин Е.В. Ухудшение показателей эффективности интервального регулирования движения поездов, следующих с минимальным интервалом, при уменьшении интервала разбивки на блок-участки // Наука и техника транспорта. - 2010. - №2. - с. 66-71.

12 Легкий Н.М., Линьков В.И., Охинченко А.П. Использование спутниковых радионавигационных технологий для повышения безопасности скоростного и высокоскоростного движения на скоростных и высокоскоростных магистралях // Наукоемкие технологии. - 2010. - №8. - с. 20-24.

13 Линьков В.И., Сёмочкин Е.В. Подходы к оптимизации результатов нормативной разбивки на блок-участки трехзначной автоблокировки // Наука и техника транспорта. -2010. - №3. - с. 84-95.

14 Линьков В.И., Сёмочкин Е.В. Скорость движения поезда и эффективность автоблокировки //Мир транспорта. - 2010. -№4. - с. 110-112.

15 Линьков В.И. Оптимизация расчетных кривых движения грузового поезда по перегону // Наука и техника, транспорта. - 2011. - №1. - с. 59-61.

16 Линьков В.И., Сёмочкин Е.В. Скорость и минимальный интервал движения поездов // Мир транспорта. - 2011. - №3. - с. 128-131.

17 Кравцов Ю.А., Степенский Б.М., Линьков В.И. и др. Устройство интервального регулирования движения поездов A.C. 1325788, 1987.

18 Линьков В.И. Эффективность интервального регулирования движения поездов. В кн. "Scientific researches and their practical application. Modern state and ways of development 2010" Т. 1 // Труды Международной научно-практической конференции. - Украина, Одесса: УКРНИИМФ-ОНМУ-УкрГАЖД, 2010.-с. 30-31.

19 Линьков В.И. Интервальное регулирования движения поездов и пути повышения его эффективности // Вестник Белорусского государственного университета транспорта. Наука и транспорт. Научно-практический журнал -2010,-№2 (21).-с. 19-28.

20 Линьков В.И. Методика упрощенного аналитического расчета кривых движения поездов железнодорожного транспорта. В кн. Высшее профессиональное заочное образование на железнодорожном транспорте: настоящее и будущее // Сборник научн. трудов по материалам международной конференции, посвященной 50-летию РГОТУПС - М.: РГОТУПС, 2001. - с. 136-137.

21 Линьков В.Й., Сёмочкин Е.В. Автоматизация оценки эффективности интервального регулирования движения поездов // Международная научно-практическая Интернет-конференция "Scientific researches and their practical application. Modern state and ways of development 2010". - Украина, Одесса: УКРНИИМФ-ОНМУ-УкрГАЖД, 2010, http://sworld.com.ua/index.php/ru/ conference/conference-calcndar/confcrence-archive/945-in-linkov-and-semochkin-eb

23 Линьков В.И. Интервальное регулирование движения транспорта на магнитной подвеске //Тр. МИИТ. -М.: 1984. - Вып. 741. - с. 67-69.

24 Линьков В. И., Сафронова А.А Повышение эффективности работы метрополитенов. В кн. «Совершенствование планирования и управления хозяйственной деятельностью предприятий железнодорожного транспорта» // Тез. Всесоюзной отраслевой науч.-техн. конф. - М.: 1985. - Деп в ЦНИИТЭИ МПС, N 3025. - с. 48-60.

25 Линьков В.И. Эксплуатационные вопросы разработки системы интервального регулирования движения поездов // 2-я Всесоюзная научно-техн. конференция «Современное состояние и перспективы развития новых специализированных видов транспорта»: Тез. докл. - М.: 1985. - с. 50-51.

26 Линьков В.И. Методы автоматизированного решения эксплуатационных задач при проектировании и исследовании систем автоматического регулирования скорости движения поездов метрополитена. - М.: 1988. - Деп. в ЦНИИТЭИ МПС, N 4586. - 18 с.

27 Лодыгин Г.С., Линьков В.И., Белов В.И. Эксплуатационные особенности применения системы АРС-Е метрополитена // Межвузовский сб. науч. тр. МИИТ. - М.: 1990. - Вып. 838. - с. 58-69.

28 Лодыгин Г.С., Линьков В.И., Кувалкин В.Я. Принципы построения стационарных устройств системы АРС-Е метрополитена // Межвузовский сб. науч. тр. МИИТ. - М.: 1990. - Вып. 838. - с. 69-72.

29 Линьков В.И. Исследование зависимости минимального интервала движения поездов метрополитена от ускорений тяги и торможения // Межвузовский сб. науч. тр. МИИТ. - М.: 1992. - Вып. 862. - с. 53-59.

30 Линьков В.И. Эффективность транспортных систем. В кн. Системы автоматики, связи и обеспечения безопасности движения. Том 1 Методы и системы обеспечения безопасности движения поездов // Юбилейный сб. науч. тр. МИИТ. - М.: 1996. - Вып. 892. - с. 58-62.

31 Линьков В.И. О необходимости комплексного подхода при совершенствовании транспортных систем. В кн. Вторая научно-практическая конференция «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте» // Труды конференции. - М.: МИИТ, 1999. - с. VI-11.

32 Линьков В.И. Оценка минимального интервала на перегоне при использовании идеальной системы интервального регулирования движения поездов железнодорожного транспорта. В кн. IV научно-практическая конференция «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте» // Труды конференции. - М.: МИИТ, 2001. - с. VI-12.

33 Линьков В.И. Исследование путей повышения эффективности протекания технологического процесса движения поездов. В кн. Третья научно-практическая конференция «Безопасность движения поездов» // Труды конференции. - М.: МИИТ, 2002. - с. V-26.

34 Линьков В.И., Коноваленко E.H., Кузнецов C.B. Разработка методического и программного обеспечения для моделирования движения поездов. В кн. Труды научно-практической конференции Неделя науки -2003 "Наука -транспорту". - М.: МИИТ, 2004. - с. V19-V20.

35 Линьков В.И. Состояние проблемы оценки эффективности интервального регулирования движения поездов и пути ее решения. В кн. Современные проблемы совершенствования работы железнодорожного транспорта // Межвузовский сборник научных трудов. - М.: РГОТУПС, 2004. - с. 99-103.

36 Линьков В.И. Аналитическая база поддержки принятия ответственных системных решений в области железнодорожной автоматики и телемеханики на основе оценки их эффективности. В кн. Вторая международная научно-практическая конференция Автоматика и телемеханика на железнодорожном

транспорте «ТрансЖАТ -2005» // Сборник докладов. - Ростов-на-Дону: РГУПС, 2005. - с. 374-382.

37 Линьков В.И., Коноваленко E.H. Анализ устойчивости движения поездов к сбоям. В кн. Труды научно-практической конференции Неделя науки -2005 "Наука - транспорту" - М.: МИИТ, 2005. - с. IV-24 - IV-25.

38 Линьков В.И. Учет человеческого фактора - необходимое условие повышения эффективности работы железнодорожной автоматики и телемеханики. В кн. Вторая международная научно-практическая конференция Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте «ТрансЖАТ -2005» // Сборник докладов. - Ростов-на-Дону: РГУПС, 2005. -с. 382-390.

39 Линьков В.И. Место проблемы количественной оценки эксплуатационно-технической эффективности систем обеспечения безопасности движения поездов и ее актуальность в области железнодорожной автоматики и телемеханики. В кн. Научно-практическая конференция «Безопасность движения поездов» // Труды конференции в 2 томах. Том I. - М.: МИИТ, 2005. - с. Г-50.

40 Линьков В.И. Повышение эффективности транспортного процесса. В кн. «Вузы-Наука-Город» // Труды I Московской городской научно-практической конференции в 4 томах. Том IV - М.: МИИТ, 2005. - с. IV-78 - IV-80.

41 Линьков В.И. Проблемы эксплуатационно-технической эффективности при совершенствовании систем обеспечения безопасности движения поездов. В кн. Научно-практическая конференция «Безопасность движения поездов» // Труды конференции в 2 томах. Том I. - М.: МИИТ, 2005. - с. 1-51.

42 Линьков В.И. Направления развития, совершенствования и поэтапного внедрения способов интервального регулирования движения поездов. В кн.: Безопасность движения поездов // Труды VII Научно-практической конференции. Дополнение. - М.: МИИТ, 2006. - с. 110-112.

43 Линьков В.И. Организационный аспект проблемы повышения эффективности железнодорожной автоматики и телемеханики. В кн.: Совершенствование систем железнодорожной автоматики и телемеханики // Сб. науч. трудов. - М.: РГОТУПС, 2006. - с. 45-67.

44 Линьков В.И. Инновационная методика реализации интервального регулирования движения поездов. В кн.: Безопасность движения поездов // Труды VII Научно-практической конференции. Дополнение. - М.: МИИТ, 2006. - с. 112-113.

45 Линьков В.И. Интервальное регулирование режимов движения поездов. В кн.: Безопасность движения поездов // Труды VII Научно-практической конференции. Дополнение 2. - М.: МИИТ, 2006. - с. 24.

46 Линьков В.И. О необходимости перехода от нормативного к расчетному разграничению поездов. В кн.: Безопасность движения поездов // Труды VII Научно-практической конференции часть. Дополнение. - М.: МИИТ, 2006. -с. 113-115.

47 Линьков В.И. Совершенствование эксплуатационных основ интервального регулирования движения поездов. - М. 2006. - 41 с. - Деп. в ВИНИТИ РАН 21.08.2006, N 1089-В2006.

48 Моисеев В.Е, Линьков В.И. Моделирование движения поезда. В кн.: Труды научно-практической конференции Неделя науки - 2006 "Наука -транспорту" - М.: МИИТ, 2006. - с. VIII-8-VIII-9.

49 Линьков В.И. Совершенствование технологии интервального регулирования движения поездов» - перспективное направление развития железнодорожной автоматики и телемеханики В кн.: Современные проблемы совершенствования работы железнодорожного транспорта 11 "Межвузовский сборник научных трудов ". Часть 1. - М.: РГОТУПС, 2007. - с. 58-59 .

50 Стандарт ОАО «РЖД» 1.21.001-2007 «Организация технической учебы работников ОАО "РЖД". Общие положения».

51 Линьков В.И. Оценка эффективности технологического процесса интервального регулирования движения поездов. В кн.: Безопасность движения по--ездов // Труды V111 Научно-практической конференции. - М.: МИИТ, 2007. -с. XII-55.

52 Линьков В.И., Сёмин Л.С. Оценка комфортности ведения поезда машинистом для участка железнодорожной линии. В кн. Труды научно-практической конференции Неделя науки - 2008 '/Наука МИИТа - транспорту", в двух частях, часть 1. - М.: МИИТ, 2008. - с. VlI-65-VII-66.

53 Линьков В.И., Солдатов В.И., Сёмин Л.С., Дегтярев П.А. Показатели эффективности интервального регулирования движения поездов. В кн.: "Современные проблемы совершенствования работы железнодорожного транспорта" // Межвузовский сборник научн. трудов. - М.: МИИТ, 2009. - с. 84-89.

54 Линьков В.И. Задачи анализа и синтеза технологического процесса интервального регулирования движения поездов. В кн.: Безопасность движения поездов // Труды X Научно-практической конференции. - М.: МИИТ, 2009. -с. XIII- 124-XIII-125.

55 Линьков В.И., Солдатов В.И., Сёмин Л.С., Дегтярев П.А. Оценка эффективности интервального регулирования движения поездов для участка железной дороги. В кн.: "Современные проблемы совершенствования работы железнодорожного транспорта" // Межвузовский сборник научных трудов. - М.: МИИТ, 2009. - с. 90-94.

56 Линьков В.И., Сёмин Л.С., Дегтярев П.А. Расстановка светофоров трехзначной автоблокировки на демонстрационном перегоне. В кн.: Безопасность движения поездов // Труды X Научно-практической конференции. - М.: МИИТ, 2009. - с. XIII-125-XIII-126.

57 Линьков В.И., Кульков С.А., Кулькова М.В. Анализ вариантов организации технологического процесса интервального регулирования на участке с интенсивным движением пригородных поездов. - М. 2009. - 15 с. - Деп. в ВИНИТИ РАН 06.07.2009, № 444-В2009.

58 Линьков В.И., Сёмин Л.С., Дегтярев П.А. Анализ эффективности классической системы интервального регулирования движения поездов на демонстрационном перегоне. В кн.: Безопасность движения поездов И Труды X Научно-практической конференции. - М.: МИИТ, 2009. - с. ХШ-126.

59 Линьков В.И. Повышение эффективности интервального регулирования движения поездов В кн.: Безопасность движения поездов // Труды XI Научно-практической конференции. - М.: МИИТ, 2010. - с. УШ-20.

60 Линьков В.И., Сёмочкин Е.В. Автоматизация расчета времени первого рода опережения в появлении зеленого огня на путевом светофоре II Труды XI Научно-практической конференции. - М.: МИИТ, 2010. - с. Х1\М0.

61 Линьков В.И., Сёмочкин Е.В. Зависимость нормативного минимального интервала движения от профиля. В кн.: Совершенствование систем железнодорожной автоматики, телемеханики и связи // Сб. науч. трудов. - М.: МИИТ, 2011.-с. 52-56.

Линьков Владимир Иванович

МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНТЕРВАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ

Специальность 05.22.08 - Управление процессами перевозок Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Подписано в печать ЯО/>

Заказ № ¿V/ Усл. печ. л. 3

Формат бумаги бО^О'Дб Тираж 100 экз.

УПЦ ГИ МИИТ 127994, Россия, г. Москва, ул. Образцова 9, стр. 9

ВВЕДЕНИЕ.

1 ПРОБЛЕМА ИНТЕРВАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ.

1.1 Анализ состояния проблемы интервального регулирования движения поездов.

1.2 Классификация способов интервального регулирования движения поездов.

1.3 Эффективность железнодорожной автоматики и телемеханики.

1.4 Организационно-технический аспект проблемы повышения эффективности железнодорожной автоматики и телемеханики.

1.5 Инновационная методика реализации интервального регулирования на заданном полигоне.

1.6 Выводы по главе 1.

2 КОНЦЕПЦИЯ ИННОВАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКОЙ БАЗЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ ОТВЕТСТВЕННЫХ СИСТЕМНЫХ РЕШЕНИЙ НА ОСНОВЕ ОЦЕНКИ ИХ ЭФФЕКТИВНОСТИ В ОБЛАСТИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ.

2.1 Постановка задачи.

2.2 Место проблемы количественной оценки эксплуатационной эффективности систем железнодорожной автоматики и телемеханики и ее актуальность.

2.3 Принципы построения и основные понятия инновационно-аналитической базы железнодорожной автоматики и телемеханики.

2.4 Выбор демонстрационных полигонов при решении задач анализа и синтеза технологического процесса ИРДП.

2.5 Методы оценки показателей эффективности систем интервального регулирования для сравнительного анализа.

2.6 Выводы по главе 2.

3 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ ПРИ ОЦЕНКЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ И РАЗБИВКЕ ПЕРЕГОНОВ НА БЛОК-УЧАСТКИ.

3.1 Постановка задачи.

3.2 Математическая модель движения поездов.

3.3 Методы моделирования движения поездов.

3.4 Оптимизация расчетных кривых движения поезда по перегону

3.5 Выводы по главе 3.

4 МЕТОДОЛОГИЯ РАЗБИВКИ ПЕРЕГОНОВ НА БЛОК-УЧАСТКИ.

4.1 Постановка задачи.

4.2 Выбор показателей эффективности ТП ИРДП. при решении задачи определения границ блок-участков.

4.3 Методы определения границ блок-участков. па блок-участки.

4.4 Выводы по главе 4.

5 КОНЦЕПЦИЯ НАПРАВЛЕНИЙ РАЗВИТИЯ, СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ИНТЕРВАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ И ЕЕ ПОЭТАПНОГО ВНЕДРЕНИЯ, С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ЕЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ.

5.1 Постановка задачи.

5.2 Способы интервального регулирования движения поездов.

5.3 Направления развития, совершенствования и поэтапного внедрения технологии интервального регулирования движения поездов

5.4 Выводы по главе 5.

6 СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ВЫБОРА ПАРАМЕТРОВ И ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНТЕРВАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ.

6.1 Особенности использования автоматизированной системы на стадиях разработки, проектирования и оценки результатов эксплуатации систем интервального регулирования движения поездов.

6.2 Вербальная модель СИРДП.

6.3 , Алгоритмы автоматизированной системы.

6.4 Выводы по главе 6.

Системы интервального регулирования движения поездов (ИРДП) предназначаются для обеспечения возможности ведения поездов машинистами с относительно малыми интервалами без столкновений, с помощью их пространственного разграничения и ограничения скорости движения поездов сверху в зависимости от расстояния между поездами.

Система ИРДП (СИРДП), являясь одной из основных подсистем транспортной системы, может ограничивать эффективность всей транспортной системы. Это влияние усиливается, по сравнению с другой подсистемой, в связи с тем, что СИРДП является системой ограничительного типа, т. е. выполнение ею своих функций связано с ограничением минимального расстояния между поездами и максимальной скорости движения поезда, а также включением принудительного автоматического торможения, в случае, если машинист не снизил скорость поезда до требуемой системой величины.

Таким образом, при заданных параметрах других подсистем, параметры подсистемы ИРДП ограничивают улучшение значений таких важных эксплуатационных показателей, как межпоездной интервал движения поездов, пропускная и провозная способность, техническая и участковая скорость, чувствительность системы ИРДП к задержке, приведенные затраты на движение поездов.

Следует отметить, что эффективность работы транспортной системы можно улучшить, изменяя параметры ее подсистем. Поэтому требуются методы оценки влияния параметров подсистем на эффективность транспортной системы и каждой из подсистем для выбора лучшего варианта инвестиций, направленных на получение заданного уровня эффективности указанных показателей.

Именно отсутствие необходимой проработки вопросов оценки эффективности систем интервального регулирования не позволяло перейти к комплексной оценке эффективности технических мероприятий по различным хозяйствам, направленных на отбор тех из них, которые с меньшими затратами обеспечивают требуемое улучшение заданных показателей эффективности железнодорожной транспортной системы на рассматриваемых участках.

Для научно-технического прогресса свойственно чередование этапов постепенного развития и прорыва новых идей и технологий. Это относится и к развитию ИРДП. К началу 60-х годов прошлого века в основном сформировалась парадигма ИРДП [50, 55, 56, 58], неразрывно связанная со смежными отраслевыми технологиями [51-54, 57, 59, 60] и занимающая сейчас [109] господствующее положение, закрепленное отраслевыми нормативными документами. Она отражает направление эволюционного движения от практики к теории. Её появление было вызвано необходимостью нахождения на перегоне нескольких поездов для уменьшения межпоездных интервалов и повышения пропускной способности участков. Для обеспечения технологических процессов движения поездов и их интервального регулирования были разработаны:

- комплекс автоматической блокировки (АБ) и автоматической локомотивной сигнализации с непрерывной передачей информации на локомотив о количестве свободных впереди поезда блок-участков (АЛСН), как способ ИРДП, а затем и как устройство;

- принципы разграничения поездов (тремя блок-участками при трехзначной и четырьмя при четырехзначной АБ);

- графический метод [25] расстановки путевых проходных светофоров, включающий в себя построение или кривых времени или чаще кривых скорости с нанесением на них минутных засечек;

- аналитические методы [7, 13, 192] определения наличной пропускной способности и решения задач ИРДП на основе формул, полученных из условия рассмотрения движения поезда, как условно-равномерного с некоторой усредненной скоростью или как условно-равноускоренного.

Далее шел процесс в основном анализа состояния дел и постепенного совершенствования теории, технических средств ИРДП и методов их разработки и проектирования [64, 67-69, 76, 79, 83, 87-89, 94, 95, 114, 126, 128, 133, 134, 138], сопровождающийся прогрессом в смежных технологиях [61-63, 65, 66, 70-75, 77, 78, 91, 107, 108, 112, 113, 115, 121, 122, 124, 125, 129, 130, 135, 137]. К важным событиям следует отнести разработку системы автоматического управления тормозами поезда (САУТ) [96], устройств автоматического ведения поезда (автомашинист) [93, 119, 194, 204], многозначной автоматической сигнализации (АЛС-ЕН) [103 - 106, 110, 111, 116, 128], а затем и комплексного локомотивного устройства безопасности (КЛУБ) [190, 196], объединяющего в себе функции систем АЛСН, АЛС-Е и САУТ.

В начале 80-х годов прошлого века возникает острая потребность в новой парадигме ИРДП, обусловленная следующими факторами:

- транспортным кризисом - не решалась одна из основных задач транспортной системы страны, заключающаяся в своевременном, качественном и полном удовлетворении потребности народного хозяйства в перевозках, так в 1982 г. по сравнению с 1975 г. участковая скорость снизилась на 2,8 км/ч, оборот вагона замедлился на 1,11 суток, резко упали темпы роста основных объемных показателей, себестоимость перевозок выросла на 27% [156, с. 3]; ростом внеплановых подтормаживаний по сигналам систем ИРДП, что было вызвано несоответствием параметров существующих систем требованиям эксплуатационного процесса; потребностью в средствах уменьшения последствий сбоев в движении поездов.

Возможность реализации разработки новой парадигмы ИРДП была обусловлена: наличием высококвалифицированных кадров; развитием элементной базы железнодорожной автоматики и телемеханики (ЖАТ), предоставляющим реальные перспективы в разработке более совершенных СИРДП.

В связи с неготовностью хозяйства ЖАТ к решению задачи повышения провозной способности за счет уменьшения интервалов движения, указанная задача решалась увеличением длины (массы) поезда. Это связано, в том числе, с отсутствием соответствующих научных результатов из-за недооценки руководством МПС значения проведения фундаментальных научных работ по проблеме повышения эксплуатационной эффективности ИРДП.

Между тем, в начале 80-х годов прошлого века появилось второе «новаторское» направление разработок [80-82, 92, 97, 102, 139] - «от теории к практике», в рамках которого была предпринята попытка формирования новой парадигмы ИРДП, требующей больших затрат на ее реализацию, но обеспечивающей возможность, в случае ее полной разработки, создание базы для революционного прорыва в области СИРДП.

Однако дальнейший спад в 90-е годы объемов перевозок вызвал появление существенного запаса пропускной способности, в связи с чем дальнейшие работы были прекращены, как неактуальные для заказчика в лице Российских железных дорог.

В настоящее время существует проблема, заключающаяся в том, что часто имеются либо избыточные, весьма существенные по величине, затраты на устройства ИРДП, либо повышенные эксплуатационные затраты при сбоях в движении поездов. Последние могут иметь место, как при существующем графике движения, гак и при попытке организовать движение с меньшим интервалом. Решение этой проблемы позволит получить следующие эффекты:

- при заданных затратах на устройства ИРДП минимизировать дополнительные расходы, обусловленные сбоями в движении поездов из-за недостатка ресурса системы по пропускной способности;

- при заданной чувствительности СИРДП к задержке в движении поезда минимизировать затраты на устройства интервального регулирования.

Получение указанных эффектов имеет существенное значение при переходе на рыночные механизмы оценки качества перевозочного процесса на железных дорогах.

Сейчас имеется потребность в новой парадигме ИРДП. Это объясняется следующими причинами.

1) Прогнозируется весьма значительное увеличение объема перевозок, когда железнодорожная система, как это было в 80-х годах XX в., будет не в состоянии обеспечивать удовлетворение указанной потребности. Вследствие этого, возникает необходимость разработки научного обеспечения реализации этой потребности.

2) Отрасль находится в рыночных условиях, требующих с одной стороны уменьшения затрат, а с другой стороны увеличения результативности. На основе исследований должно быть установлено рациональное соотношение роста веса поездов и уменьшения межпоездного интервала.

3) Велико и будет нарастать, в случае непринятия мер, количество подтормаживаний по сигналам СИР Дії. Требуется создание методов уменьшения сбоев в движении поездов.

4) Критически увеличивается протяженность участков, оборудованных устройствами автоблокировки, выработавшей свой ресурс, а системы ИРДП, удовлетворяющей современным требованиям, пока нет.

5) Затраты на устройства ЖАТ чрезвычайно велики, что делает актуальной разработку методов их уменьшения.

6) Развитие элементной базы устройств ЖАТ и компьютерных технологий позволяют ставить и решать задачи в области разработки и проектирования СИР ДІЇ, которые раньше не могли быть удовлетворительно решены. Имеется реальная возможность технической реализации новых более эффективных способов ИРДП.

7) Для значительного повышения эффективности СИРДП, включая сокращение капитальных и эксплуатационных затрат, имеется необходимость в разработке комплексного подхода при решении задачи выбора оптимальных путей развития железнодорожной транспортной системы и её элементов.

8) Активно развивается международное сотрудничество по железнодорожному транспорту. Поэтому необходим научный аппарат для сравнительного анализа эксплуатационной эффективности отечественных и зарубежных СИРДП, как на Российских, так и на зарубежных железных дорогах.

Предлагаемая парадигма, так как имеется дефицит времени на ее разработку, а руководство ОАО «РЖД» с опозданием осознало актуальность её создания, должна основываться на первом из ранее рассмотренных подходов - от практики к теории. Краткое сопоставление основных характеристик рассматриваемых парадигм ИРДП приведено в * табл. В.1.

Таблица В.1 Сопоставление господствующей и разрабатываемой парадигм

ИРДП

Характеристика элементов парадигмы Господствующая парадигма Разрабатываемая парадигма

Основные способы ИРДП Способы, используемые в СИРДП: ПАБ, АБ, АЛСН, АЛСО, АЛС-ЕН, САУТ Дополнительно: АБК, ИРДТЖ, АЛСОК, ИРРДП, КСИРДП с модификациями, координатный способ ИРДП (см. главу 5)

Использование блок-участков Да Не во всех способах ИРДП

Схема нормального разграничения поездов Фиксированная (обычно 3 или 4 блок-участка) Расчетное разграничение, зависящее от интервала разбивки на блок-участки

Методы разбивки на блок-участки Графические методы размещения минутных засечек и решения уравнения движения поезда С оптимизацией на основе компьютерного имитационного моделирования (КИМ)

Основные методы решения научно-технических задач ИРДП Упрощенные аналитические На основе КИМ

Учет в них разбивки на блок-участки Не учитывается Учитывается

Движение поезда при моделировании Условно равномерное или равноускоренное С переменным ускорением (авторские методы -итерационные)

Оценка показателей эффективности и оптимизационный подход при проектировании Отсутствует Используется

Защитные участки для проектируемых СИРДП Обязательны Нежелательны, применяются при необходимости

Пропускная способность Завышенная оценка Реальная оценка

Степень ее заполнения и межпоездной интервал Заниженная оценка

Закрепление способов ИРДП в основных нормативных документах Имеется Не рекомендуется

Отличия разрабатываемой парадигмы ИРДП от существующей заключаются в следующем:

- преимущественное использование получат методы компьютерного имитационного моделирования движения поездов, в которых движение рассматривается как движение с переменным ускорением и, следовательно, перестанут быть основными в практике графические, а в теории упрощенные аналитические методы решения задач ИРДП;

- осуществится переход к расчетному разграничению поездов при решении задач ИРДП и составлении графика движения поездов с одновременным отказом от предписываемого семи нормативными документами нормального фиксированного (трехблочного при трехзначной АБ);

- будут использоваться дополнительные показатели качества ИРДП и технологического процесса движения поездов, оптимизационный подход к решению задач ИРДП;

- произойдет переход к широкому использованию различных способов ИРДП, сопровождающийся прекращением закрепления в основных нормативных документах определенных способов ИРДП.

Созданию основы для ускоренного развития новой парадигмы ИРДП и получению практического эффекта на основе повышения эффективности С ИРДП и служит данная работа. Разрабатываемые методы решения задач ИРДП, связаны либо с оценкой эффективности СИРДП при разработке или эксплуатации этих систем, либо с принятием проектных решений.

Данная работа посвящена формированию методологических основ ИРДП, которые позволят:

- повысить эффективность систем ЖАТ особенно в условиях роста объема перевозок; решать задачи, связанные с эксплуатационной эффективностью СИРДП на этапах их разработки, проектирования и эксплуатации;

- лицам, принимающим ответственные решения, результативно ставить задачи улучшения качества технологического процесса движения поездов на основе повышения эффективности СИРДП;

- развить теорию и методологию технологического процесса движения поездов для повышения эффективности железнодорожной транспортной системы.

В рамках разрабатываемой парадигмы выполнены работы автора, посвященные интервальному регулированию для метрополитенов и транспорта на магнитной подвеске [94, 95, 99-101, 117, 118, 123, 127].

По результатам разработки парадигмы ИРДП требуется переработка десяти нормативных документов, указанных в табл. В2. Таким образом, актуальность темы работы определяется необходимостью повышения эффективности ИРДП.

Важность рассматриваемых вопросов определяется также ролью эксплуатируемых систем ИРДП в обеспечении эффективности транспортной системы.

Таблица В.2 Нормативная база, требующая переработки в рамках разрабатываемой парадигмы ИРДП

Характеристика Основные предлагаемые изменения Нормативный документ

1 Особенности новых видов сигнализации, технических средств и способов ИРДП Отражаются преимущественно во вновь разработанных специализированных нормативных документах или приложениях. 1)Правила технической эксплуатации железных дорог РФ, 2002 г. 2)Инструкция по сигнализации на железных дорогах РФ, 2002 г. 3)СТНЦ-01-95 Строительно-технические нормы МПС РФ, 1995 г. 4)Руководящие указания по расстановке светофоров автоблокировки и определению длин блок-участков на линиях с АЛСО 2003 г. 5)Инструкция по определению станционных и межпоездных интервалов, 1995 г. 6)Инструкция по расчету наличной пропускной способности ж. д., 1991 г. 7)Инструкция по составлению графика движения поездов на сети ж. д. РФ, 2005 г. 8)НТП СЦБ, 1999 г. 9) Указания по применению светофорной сигнализации (доп. к РУ-30-80), 1994 г. 10)Методические указания по проектированию (расстановка светофоров), 1981г.

2 Методы анализа эффективности СИРДП При проектировании и эксплуатации СИРДП Новый

Окончание табл. В.2

Характеристика Основные предлагаемые изменения Нормативные документы

3 Использование координатных отрезков Требуется рассмотрение Отсутствует

4 Схема нормального разграничения поездов Расчетное разграничение в зависимости от интервала разбивки на блок-участки 1разбивки на бу 3,4,5,7,8,9, 10

5 Методы разбивки на блок-участки С оптимизацией на основе компьютерного имитационного моделирования процесса движения поездов 4,10

6 Основные методы решения научно-технических задач ИРДП На основе компьютерного имитационного моделирования, с учетом в методах движения поезда с переменным ускорением и разбивки на блок-участки 5,6,10

7 Оптимизационный подход При сравнении способов и систем ИРДП Отсутствует

8 Защитные участки для проектируемых СИРДП, их длина Защитные участки обязательны только при необходимости, по возможности укороченные 4, 5,8,9,10

Целью диссертации является разработка методологических основ ИРДГТ, обеспечивающих возможность повышения эффективности СИРДП.

Состояние вопроса.

Проблема анализа ТП ИРДП. В качестве показателей функциональной эффективности СИРДП используются минимальный и межпоездной интервалы движения поездов. Задача оценки эффективности ТП ИРДП по результатам реального проектирования или в процессе эксплуатации СИРДП в явном виде не ставится. При проведении исследований ИРДП, по причине трудоемкости, разбивка перегонов на блок-участки не осуществляется, а используются аналитические модели, рассматривающие движение поезда как равномерное или равноускоренное. В работах А.Л. Лисицина и Л.А. Мугинштейна указывается на недопустимое уменьшение технической скорости и оборота вагонов при попытке увеличения используемой пропускной способности существующих линий за счет организации интенсивного движения поездов с интервалом близким к межпоездному интервалу.

Проблема разбивки на блок-участки. Утвержденная МПС СССР методика расстановки путевых светофоров основывается на нормативном разграничении поездов светофорами одной серии из условия получения заданного межпоездного интервала, а также на определении координат первых двух светофоров второй и третьей серий из условия равенства времени хода центра поезда по блок-участкам. Оценка эффективности расстановки светофоров не проводится, в связи с отсутствием соответствующих показателей.

Для достижения указанной цели требуется решение задач разработки

1) системы новых показателей эффективности ИРДП и методов их расчета для использования при анализе и синтезе технологического процесса интервального регулирования движения поездов (ТП ИРДП);

2) метода оптимизации разбивки перегонов на блок-участки, как основы проектирования и анализа вариантов реализации ИРДП;

3) методов анализа эффективности интенсивного движения поездов, объясняющих случаи невозможности полного использования «запаса» пропускной способности;

4) методов исследования, с использованием предлагаемых показателей, влияния на эффективность ИРДП длин и координат границ блок-участков, а также скорости движения поездов;

5) метода определения предлагаемого расчетного межпоездного интервала;

6) эффективной технологии ИРДП;

7) методов и алгоритмов моделирования движения поездов;

8) алгоритмического и программного обеспечения, предназначенного для оценки эффективности ИРДП.

Научная новизна заключается в разработке системы новых показателей эффективности ИРДП, методов их оценки, а также использовании их при решении задач разбивки перегонов на блок-участки и анализа ТП ИРДП.

Объектом исследований является управление перевозочным процессом. Предмет проводимых исследований - методы оценки и повышения эффективности ТП ИРДП.

Методы исследования. В работе использован аппарат дифференциального и интегрального исчисления, вычислительной математики и имитационного моделирования.

Наиболее значимыми результатами для практики и теории, обладающими новизной, являются следующие.

Разработаны система показателей эффективности ТП ИРДП, методы, алгоритмическое и программное обеспечение для их оценки. Это позволяет сформулировать и решить задачи: оптимальной разбивки на блок-участки, анализа и повышения эффективности ИРДП, контроля значений показателей функциональной эффективности в процессе эксплуатации СИРДП.

Предложен метод разбивки на блок-участки. Он включает в себя базовую расстановку светофоров и процедуру ее оптимизации. При исследовании нормативного метода было выявлено, что значения соответствующих локальных (относящихся к различным блок-участкам) показателей эффективности ТП ИРДП не равны между собой и могут быть улучшены. В связи с этим и была предложена процедура оптимизации. Задачи оценки и оптимизации показателей эффективности ТП ИРДП при разбивке перегонов на блок-участки ставятся впервые.

Разработан новый метод определения межпоездного интервала. В нормативной методике этот интервал находится из условия нормативного разграничения поездов в наихудшем месте. Пусть поезда движутся с нормативным разграничением. В этом случае обеспечивается движение позади идущего поезда под зеленое показание первого по ходу его движения путевого светофора и на зеленое показание следующего светофора только при отсутствии задержки в перемещении впереди идущего поезда. В предложенной методике расчет осуществляется исходя из выбранного требования, например, исключения подтормаживания позади идущего поезда по сигналу СИРДП при указанном условии и задержке в движении впереди идущего поезда в наихудшем месте на величину, меньшую заданной.

Значение полученных результатов для теории и практики заключается в том, что они способствуют повышению эффективности железнодорожной транспортной системы, позволяют оценить эффективность ИРДП и перейти к разработке и проектированию СИРДП с учетом заданных значений задержек в движении поездов, при которых должны быть исключены подтормаживания поездов.

Достоверность полученных результатов определяется корректностью исходных положений, правильностью математических преобразований и обоснованностью принятых допущений и выбранных показателей. В диссертации были использованы материалы, полученные автором при выполнении фундаментальных и поисковых НИР, которые прошли экспертизу в ОАО «РЖД».

Результаты работы были использованы

- Федеральным государственным унитарным предприятием Отраслевой научный центр «Безопасность движения» для расширения функциональных возможностей и повышения эксплуатационно-технической эффективности системы ЦАБ-Е на основе предложенных автором способов ИРДП;

- институтом Мосжелдорпроект при проектировании новых микропроцессорной системы автоблокировки ЦАБ-Е и АБТЦ-ЕМ для опытных участков соответственно 1) Голицино - Звенигород и 2) Дорохово-Можайск и Навля-Холмечи Московской железной дороги;

- институтом Метрогипротранс при проектировании систем ИРДП;

- Московским государственным университетом путей сообщения (МИИТ) при разработке систем интервального регулирования СИРДПМ (для транспорта на магнитной подвеске) и АРС-Е (для метрополитена);

- Российским государственным открытым техническим университетом путей сообщения и Московским государственным университетом путей сообщения при проведении учебных занятий и дипломного проектирования.

Результаты диссертационного исследования могут быть использованы при переработке нормативной методики расстановки светофоров АБ; разработке стандарта «Методы оценки эффективности СИРДП»; создании системы мониторинга эффективности ИРДП в процессе эксплуатации железной дороги; разработке нормативных документов, учитывающих необходимость перехода от нормативного разграничения поездов к расчетному, обоснованному в диссертации; составлении заданий на разработку и проектирование СИРДП, формировании эксплуатационно-технических требований, экспертизе, сертификации и выборе СИРДП для проектирования, выборе способов и параметров СИРДП для разных условий эксплуатации анализе систематических сбоев в движении поездов и разработке рекомендаций по их уменьшению; оценке эффективности разрабатываемых СИРДП и выборе способов повышения эффективности управления процессом перевозок; в учебном процессе вузов путей сообщения.

Использованная литература. Список литературы состоит из двух частей. Первая - нормативные документы [1-49]. Она упорядочена по алфавиту. Вторая часть — основная. В ней литература указана по хронологии. При ссылках на литературный источник, в ряде случаев дополнительно указывается краткое название работы, фамилия автора и станица на которую делается ссылка. В указанные списки входит, как литература, непосредственно использованная при выполнении работы, так и та, которая оказала влияние на трактовку и понимание рассматриваемых проблем.

Наиболее важные положения и результаты, выносимые на защиту:

- система показателей эффективности ТП ИРДП и методы их расчета; оптимизационный метод разбивки перегонов на блок-участки, базирующийся на использовании предложенных показателей;

- метод исследования эффективности интенсивного движения поездов с интервалом равным нормативному межпоездному интервалу, используемый для объяснения случаев невозможности полного использования «запаса» пропускной способности, вследствие завышения значения теоретической наличной пропускной способности по сравнению с ее фактическим значением, что связано с недостаточным учетом наличия задержек в движении поездов;

- результаты указанного исследования являются обоснованием для постановки вопроса о переработке нормативных документов в связи с переходом к расчетному разграничению и отказом от нормативного (трехблочного при трехзначной АБ) разграничения поездов как основного элемента методик расстановки светофоров и расчета межпоездного интервала;

- метод определения межпоездного интервала на основе нормативного межпоездного интервала из условия обеспечения требуемого значения заданного показателя эффективности;

- методы повышения эффективности ИРДП за счет уменьшения интервала разбивки и повышения скорости движения поездов;

- концепция поэтапного повышения эффективности ИРДП;

- алгоритмы моделирования движения поездов, обеспечивающие возможность решения поставленных в работе задач;

- автоматизированная система выбора параметров и оценки эффективности ИРДП, на основе имитационного моделирования движения поездов.

6.4 Выводы по главе 6

1) Разработана автоматизированная система выбора параметров и оценки эффективности интервального регулирования движения поездов, предназначенная для использования при решении теоретических и практических задач.

2) Рассмотрены особенности использования автоматизированной системы на стадиях: разработки, проектирования и оценки результатов эксплуатации систем ИРДП.

3) Разработана методика имитационного моделирования движения поездов, которая используется при автоматизированных расчетах.

4) Разработаны алгоритмы и программное обеспечение, реализованные в автоматизированной системе.