автореферат диссертации по транспорту, 05.22.08, диссертация на тему:Оптимизация длины станционных путей и массы поездов на однопутных линиях

УДК 656.2.022.8

На правах рукописи

БАЙМУХАМБЕТОВА ЖАНАР КУАНДЫКОВНА

ОПТИМИЗАЦИЯ ДЛИНЫ СТАНЦИОННЫХ ПУТЕЙ И МАССЫ ПОЕЗДОВ НА ОДНОПУТНЫХ ЛИНИЯХ

05.22.08 - Управление процессами перевозок

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Алма гы 2004

Работа выполнена в Казахской академии транспорта и коммуникаций имени М. Тынышпаева (КазАТК)

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Кобдиков М.А. Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Бекжанова С.Е. кандидат технических наук, профессор Карабасов И.С.

Ведущая организация: Кыргизский государственный университет

строительства транспорта и архитектуры (г.Бишкек)

Защита состоится «28» мая 2004 года в 13 часов 00 минут на заседании Диссертационного совета Д 14.45.02 в Казахской академии транспорта и коммуникаций им.Тынышпаева, по адресу: 430012, г.Алматы, ул.Шевченко 97, аудитория № 408.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казахской академии транспорта и коммуникаций им.Тынышпаева по адресу: 480012, г.Алматы, ул.Шевченко 97, факс -955721, Е-теП: КагАТК @ша11.к2..

Автореферат разослан «28» апреля 2004г.

Ученый секретарь Диссертацион кандидат технических наук /

Исмагулова С.О.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность задачи. В связи с развитием экономики государства объем перевозочной работы железнодорожным транспортом увеличивается.

Непрерывно нарастающая мощность железных дорог в условиях преобладания в республике однопутных участков обращения поездов, требует решения ряда технических проблем, таких, например, как диспропорция стандартов длины станционных путей и тяговых свойств локомотивов, поскольку длина станционных путей, сложившаяся еще в 1970-е годы, препятствует полному использованию мощности локомотивов.

Существенные ограничения капитальных вложений на развитие железной дороги в последнее десятилетие при одновременном требовании полного выполнения объемов перевозок обусловили необходимость значительного увеличения массы грузовых поездов. Однако организация движения длинносоставных поездов вызывает серьезные технологические затруднения по их пропуску. Опыт их обращения, хотя и дал некоторые положительные результаты на начальном этапе, в последующем не смог обеспечить прироста массы поезда. Наблюдается отсутствие унификации и единого подхода в части выбора стандарта длин станционных путей.

В рыночных условиях функционирования железнодорожного транспорта и разработка методики выбора оптимальной длины станционных путей на однопутных линиях в условиях обращения поездов повышенной массы и длины является актуальной задачей, требующей научного обоснования.

Цель исследования заключается в разработке методики выбора оптимальной длины станционных путей на однопутных линиях в комплексе с нахождением рациональных вариантов увеличения массы грузовых поездов.

Методика исследования. Теоретической и методологической основой исследования послужили труды ученых и специалистов по обоснованию выбора оптимальных масс грузовых поездов и длины станционных путей.

Для установления зависимостей показатели работы железнодорожной линии от величины грузопотока и от значения коэффициента соединения поездов при различных стандартах длин станционных путей, использованы методы теории вероятностей и математической статистики. Минимизация целевой функции осуществлена путем динамического программирования и моделированием на ЭВМ.

Научная новизна. При выборе длины станционных путей рассмотрены различные способы увеличения масс поездов, в том числе и блок-поездов, в этапной системе мер по овладению перевозками. Разработана методика выбора рационального и минимально необходимого коэффициентов соединения поездов, установлена рациональная сфера применения блок-поездов на однопутных линиях.

Положения, выносимые на защиту:

- анализ способов и последовательности проведения мероприятий по увеличению массы поездов:

- аналитическая зависимость участковой скорости от размеров движения одинарных и блок-поездов;

- методика выбора оптимальной длины станционных путей на однопутных линиях в условиях обращения поездов повышенной массы и длины путем минимизации приведенных затрат; 1

- апробация методики выбора оптимальной длины станционных путей на однопутных линиях в условиях обращения поездов повышенной массы и длины на одном из грузонапряженных однопутных направлений сети;

- расчеты показателей работы железнодорожного направления по вариантным схемам развития его пропускной способности.

Практическая ценность исследования заключается в:

- выборе оптимальной длины станционных путей на однопутных линиях при совместном пропуске одинарных и блок-поездов;

- повышении эффективности капиталовложений за счет отдаления срока строительства вторых главных путей и установления оптимальных сроков проведения мероприятий;

- повышении провозной и пропускной способности однопутных линий;

- увеличении средней массы состава и участковой скорости движения грузовых поездов;

- сокращении потребности локомотивов и локомотивных бригад в поездном режиме;

- создании условий для стабильного пропуска поездопотоков. Реализация на практике основных результатов данного исследования будет способствовать возрастанию объемов перевозок в условиях стабилизации экономики страны.

Реализация работы. Основные результаты разработанной методики выбора оптимальной длины станционных приемо-отправочных путей на однопутных линиях в условиях обращения поездов повышенной массы и длины внедрены на одном из направлений Атырауского отделения перевозок ЗАО НК «Казахстан те\пр жолы».

Апробация и публикации работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались:

на 2-й международной научно-практической конференции «Транспорт Евразии: Взгляд в XXI век» (Алматы, КазАТК, 2002 г.);

- на ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава (Алматы, КазАТК, 2001-2003 гг.);

- на заседаниях кафедры «Организация перевозок» (Алматы, КазАТК, 2001-2003 гг.).

Материалы диссертационного исследования используются в учебном процессе. По результатам выполненных исследований опубликовано 6 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Она содержит страниц - 102, таблиц - 6, рисунков - 37 и список использованных источников, включающий 110 наименований.

4

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

К настоящему времени накоплен богатый опыт по организации движения поездов повышенной массы и длины, в том числе и в Казахстане. Существенный рывок в части прироста массы поездов в конце 1990-х годов сделала бывшая Целинная железная дорога. Здесь в действующем графике движения было согласовано расписание для ежесуточного отправления из Экибастуза 11 маршрутов угля массой 9 тыс. тонн каждый на Урал на расстояние ] ,5 тыс. км; разработано расписание порожних маршрутов на 100 физических вагонов в основные пункты погрузки угля.

Однако несоответствие между длиной таких поездов и полезными длинами станционных путей, а также их массой и мощностью локомотивов вызвали существенные технологические трудности в организации работы поездопотока по направлениям.

Научные основы теории повышения масс грузовых поездов были заложены докторами технических наук Черномордиком Г.И., Тихоновым К.К., Пейсахзоном Б.Э., Макарочкиным A.M. и получили дальнейшее развитие в трудах члена-корреспондента АН России Иноземцева В.Г., докторов технических наук Лисицына A.JI., Дьякова Ю.В., Конарева Н.С., Кобдикова М.А. кандидатов технических наук Чернюгова А.Д., Ильина В.В., Андреева Б.Ф., Терещенко В.П., Беюканова З.С. и других ученых.

Отставание темпов развития технической оснащенности железнодорожных линий от темпов роста объемов перевозок привели к технико-технологическим затруднениям. Для увеличения пропускной и провозной способности направлений наряду с поездами стандартной длины появились длинносоставные, тяжеловесные, соединенные и блок-поезда. Однако при отсутствии специально подготовленной технико-технологической базы, единого подхода в унификации стандартов длин станционных путей между дорогами обращение поездов повышенной массы и длины оказало отрицательное воздействие на эксплуатационные показатели работы линий. Существенно ухудшилось продвижение поездопотоков, и в конечном итоге снизилась пропускная способность железнодорожных направлений.

На основе анализа практики работы железнодорожных направлений в сети и за рубежом за последнее десятилетие и теоретических исследований в этот период определена постановка задачи: выбрать оптимальную длину станционных путей в системе этапного увеличения провозной способности линий в условиях обращения поездов повышенной массы и длины. Математическая формулировка задачи сводится к следующему. Существует однопутное железнодорожное направление протяженностью L со средним расстоянием между раздельными пунктами lip и длиной станционных путей

/,',„. Заданы все исходные технические характеристики направления: вид

тяги и серия поездных локомотивов, расчетный уклон и тип профиля пути.

S

того, заданы: объем перевозок Г„, размеры пассажирского движения ,\',к и темп их роста Лг, Лп„. для некоторой схемы развития линии 5, которая может включать Л' этапов. Физическая управляемая система представляет собой линию, характеризуемую вектором, координатами которого являются длина станционных путей 1„„ и коэффициент соединения поездов а10в.

В начале каждого этапа осуществляется управление системой, заключающееся в соответствующем изменении значений параметров длины станционных путей и коэффициента соединения поездов аст.

Зафиксируем некоторую схему развития линии Пусть для определенности количество этапов равно /£/. Дадим каждому из возможных на линии мероприятий порядковый номер п — 1, 2, ..., 181 и обозначим соответствующие этим этапам параметры, как

/' ¡'"'-а' а'"' (1)

уов > сов>'"> сое • \ /

Мероприятие по удлинению станционных путей выполняется в сроки

'|>—>'/47-1" ^^

Таким образом, параметрами управления являются векторы

х = О (3)

т = 0,,.., (4)

где I, - срок изменения параметров !'у1,н а'сш-

Изменение параметров управления линии требует единовременных капитальных затрат, которые зависят от вектора Л':

..........О, (5)

а приведенные к годовым перевозочные затраты зависят от величины параметров, характеризующих техническое оснащение и сроки эксплуатации линии:

= ЕК ■•<*!*.....а',»:'-С|...../,,,.,). (6)

Требуется выбрать такую схему развития линии Я* . такие значения параметров управления Л* и сроки изменения Г\ при которых суммарные приведенные затраты были бы минимальны, т.е.

6

и

гг

1--1

■ У . (7)

(1+Д) ' н (1+Д/ !

где 5 - множество схем этапного увеличения массы поездов;

Г - множество допустимых значений сроков ввода мероприятий в эксплуатацию (!,,= 0);

Л - множество допустимых значений параметров /;,, и а[т.

Множество допустимых значений Г определяется системой неравенств

(8)

где - технический срок реконструкции линии (срок исчерпания провозной способности линии на к -м этапе).

Множество X представляет собой область допустимых изменений значений параметров /„,.,и аст:

/!</;„< 2/1, 0 < асов < 1, (9)

где 1"т - заданный стандарт длин станционных путей.

Задача увеличения массы поездов рассматривается в этапной системе мер по развитию лнний. Для этого на основе анализа практики работы железнодорожных линий и теоретических исследований, выполненных в последние десятилетия, установлены способы увеличения массы поездов:

- удлинение станционных путей с одновременным усилением мощности тяги;

- организация движения блок-поездов (тяга в этом случае остается постоянной);

- сочетание удлинения станционных путей с одновременной организацией движения блок-поездов.

Проведена технико-эксплуатационная оценка указанных способов. Установлено три группы вариантов проведения мероприятий по увеличению массы поездов:

1. Последовательное во времени удлинение станционных путей, которое заканчивается переходом на очередное мероприятие по развитию линии.

2. Последовательное удлинение станционных путей, заканчивающееся организацией пропуска блок-поездов, после чего вводится очередное мероприятие по развитию линии.

3. Сочетание различной степени удлинения станционных путей организация движения блок-поездов, после чего вводится очередное мероприятие по развитию линии.

Первая группа вариантов дает возможность определить количество этапов удлинения станционных путей до ввода очередного мероприятия по развитию линии. В исследовании принимаются максимум четыре возможных перехода с одной степени удлинения на другую, а именно:

- удлинение до 1050 м и переход на очередное мероприятие по развитию линии (Уюзо)',

- удлинение до 1050 м, затем до 1250 м и переход на очередное мероприятие по развитию линии (Уюзо - У то)',

- удлинение до 1050 м, затем до 1250 и 1450 м, переход на очередное мероприятие по развитию линии (Уюзо - У то- У изо)',

------1ЛСЛ -------l*lfn t ЛСГ\ .. .. 1 *7ЛА .. -----

" у AJlfin^nriV ди 1UJU M, ¿aiçivi MU l^^U, HJU №1 H I ÎUU M, циклим n a

очередное мероприятие по развитию линии (Уюзо - У то - У/т - У/7т>)-

Если в процессе расчетов окажется, что два смежных удлинения совпадают по срокам или эти сроки близки (не более 3 лет), принимается большая степень удлинения.

Вторая группа вариантов содержит следующие возможные последовательности увеличения массы поезда:

- организация движения блок-поездов 2x850 м и переход к очередному мероприятию по развитию линии (С);

- удлинение станционных путей до 1050 м - организация движения блок-поездов и переход на очередное мероприятие по развитию линии (Уюзо

-Q;

- удлинение станционных путей до 1050 м, до 1250 м - организация движения блок-поездов и переход на очередное мероприятие по развитию линии (Уюзо - У1230 - С);

- удлинение станционных путей до 1050 м, до 1250 м, до 1450 м -организация движения блок-поездов и переход на очередное мероприятие по развитию линии (Уюзо - У изо - У изо - С).

Третья группа вариантов позволяет установить целесообразность организации движения блок-поездов длиной 2x850 м с одновременным удлинением станционных путей, а именно:

- удлинение до 1050 м и переход на очередное мероприятие по

10*01 \ C l

- удлинение до 1050 м, затем до 1250 м и переход на очередное

У 1 У - ]

мероприятие по развитию линии

- удлинение до 1050 м, затем до 1250 и до 1500 м переход на

J'„*l -V,sJ

очередное мероприятие по развитию линии ( ^ | - ^ ' j ~ с <

Указанные последовательности мероприятий можно выделить в следующие наиболее вероятные последовательности этапного увеличения массы поезда:

1 • i ¡изо-

2. ^ паи- Упю;

3. У1050 ' У а 50 - У, т.

4. Упио - У1250 " У! 450 У / -оо

5. С;

6. У1050 С;

7. У1050 - У1250 С;

8. У1050- У,250 - У Ы50 -С;

9. (V 1

10.

с

су

•у 1300

С ) [С

Таким образом, рассматривая эффективность перечисленных очередностей увеличения массы поезда и сравнивая их между собой, можно установить наилучшие из них.

Для каждой приведенной последовательности увеличения массы поезда по известным методикам установлены зависимости числа остановок, участковой скорости и механической работы на тягу поезда в функции величины грузопотока. На рис. 1 в качестве примера дана зависимость указанных величин для первой группы вариантов.

0,084

0,044

км/ч^

У

1750

~л

^830 А /1

- ЛП; У1050 У /

У|2504 X

А /

и 1

У I

Г

/

/1 X'

^ V -'1750

Д

1450

У

24-!

„1

млн г в : :д

Рис. 1- Показатели работы железнодорожной линии при последовательном удлинении станционных путей за расчетный срок

эксплуатации

*9

Для сравнения способов повышения массы грузовых поездов в работе установлены следующие количественные характеристики степени влияния стандартов длин станционных, путей и коэффициента соединения поездов на:

- количество остановок поездов на участке;

- участковую скорость движения поездов;

- затраты механической работы локомотива на тягу поезда;

- потребный парк локомотивов (секций);

- время ожидания соединения (разъединения) поездов.

Установлено, что удлинение станционных путей приводит к

сокращению числа остановок, приходящихся на 1 км длины линии, а именно:

- при последовательном во времени удлинении станционных путей, заканчивающимся переходом на очередное мероприятие по развитию линий на 7-21%;

при последовательном удлинении станционных путей, заканчивающимся организацией движения блок-поездов, после чего вводится очередное мероприятие по развитию линии на 40-45%;

- при сочетании различной степени удлинения станционных путей и организации движения блок-поезда и ввода после этого очередного мероприятия по развитии линии на 42-43%.

В результате сокращения числа остановок участковая скорость движения поездов увеличивается: по первой группе вариантов на 5-22%, по второй - на 36-45% и по третьей - на 40-41%. Механическая работа локомотива на тягу поезда при остановках возрастает в первой группе вариантов на 10-17%, во второй - на 32-38%) и в третьей - на 47-48%. Потребный парк локомотивов (секций) с увеличением массы поезда и участковой скорости движения сокращается: в первой группе вариантов - на 15-29%, во второй - на 24-50% и в третьей - на 50-54%.

Далее выбирается технология совместного пропуска одинарных и блок-поездов. Для этого исследуется влияние технологии совместного пропуска одинарных и блок-поездов на технико-эксплуатационные показатели работы линии, а также определяются рациональный и минимально необходимый коэффициенты соединения поездов.

При пропуске блок-поездов и различных длинах одинарных поездов, потребные размеры движения устанавливаются из следующей зависимости:

= (Ю)

где .0^"'' - средние массы соответственно одинарных и блок-поездов;

О"""'-0',- нормы массы соответственно одинарных и блок-поездов:

Г, - потребная провозная способность линии; коэффициент соединения поездов.

10

Таким образом, количество блок-поездов зависит от средней массы одинарных и блок-поездов и коэффициента соединения, что, в свою очередь, зависит от соотношения длин одинарных и блок-поездов. Исходя из приоритетности пропуска блок-поездов после пассажирских для расчета числа остановок поездов, участковой скорости движения, механической работы локомотива на тягу поезда при остановках и потребного парка локомотивов, вводятся уточнения. Число остановок, приходящихся на одну нитку графика, выражается следующей функциональной зависимостью:

где 1С„ -среднее время стоянки поездов под скрещениями и обгонами;

г;т.г;" - средние ходовые скорости движения грузовых и пассажирских поездов.

Участковая скорость движения поездов при одновременной организации движения одинарных и блок-поездов является функцией числа остановок на участке и размеров движения, представляющих собой в свою очередь, функцию коэффициента соединения поездов:

''„=»'., (К„„ (А \ЖГ )' «.а. ))• (Л »(£С (0Г)' «с» ■ Л'„с ,Г.). (12)

Механическая работа локомотива на тягу поезда при остановках при совместном пропуске одинарных и блок-поездов определяется следующей зависимостью

я, = л,(А(13)

В условиях организации обращения блок-поездов при расчете потребности в локомотивах необходимо учитывать, что блок-поезда могут обслуживаться только кратной тягой. Следовательно, число локомотивов при кратной тяге должно обеспечивать вывоз составов в условиях суточной неравномерности движения. Кроме того, при уменьшении числа блок-поездов сплотки локомотивов могут быть использованы для обслуживания одинарных поездов при их резком увеличении.

Для этих условий расчет эксплуатируемого парка локомотивов осуществляется по следующей формуле.

где л.","''...... -коэффициент потребности локомотивов на поезда для /-го

расчетного направления при совместном пропуске одинарных и блок-поездов:

к кт = к..„ ((«<„)- л'* («„.)- ■ у;7 ■ 1-7 .',„,),

(11)

(14)

I л

Л,1""- максимальные размеры движения блок-поездов (когда весь поток осваивается блок-поездами);

Ь - коэффициент, учитывающий кратность тяги; т - число расчетных участков, расположенных в пределах участка обращения локомотивов.

Таким образом, показатели работы линии зависят и от коэффициента соединения поездов.

На рис. 2 приведена зависимость участковой скорости от коэффициента соединения при различной длине станционных путей.

на заданный объем перевозок при различной длине станционных путей

При заданном объеме перевозок и различной длине станционных путей, увеличение коэффициента соединения поездов от 0,1 до 0,7 сокращает число остановок, а при дальнейшем росте значений коэффициента соединения до 1,0 число остановок увеличивается. Вследствие этого, участковая скорость движения поездов при коэффициенте соединения 0.1-0,7 увеличивается на 50-52%, а при 0,7-1,0 снижается на 8-10%. В результате этого изменение потребного парка локомотивов имеет такой же характер как и число остановок поездов, т.е. при изменении ак,„, от 0,1 до 0.7 потребный

парк локомотивов (в секциях) сокращается на 21-54%, а при росте аа1„ с 0,7 до I увеличивается на 5-15%. Из-за повышения средней массы поезда с ростом аик, от 0,1 до 1,0 механическая работа локомотива на тягу поезда при остановках увеличивается на 6-45%. Вместе с тем сокращается простой поездов на предузловых станциях в ожидании соединения, а время простоя вагона под накоплением не изменяется.

Предложенные зависимости участковой скорости от размеров движения одинарных и блок-поездов проверены построением графиков движения поездов при различных условиях работы линии.

В таблице 1 приведены результаты сравнения расчетов участковой скорости по предложенным аналитическим формулам и разработанным графикам движения поездов.

Таблица 1 - Результаты сравнения расчетов участковой скорости по аналитической формуле и по графику движения поездов

1(Х) ст , М сс "■сов К,- поездов в сутки Ко- поездов в сутки Значение участковой скорости, км/ч Погре шность а ,%

По аналитич. •зависимости По графику движения поездов

850 0.1 1,38 25,23 25,8 24,7 4

0,3 4,15 19.63 36,9 35,3 4

0.5 6,91 14,08 45,1 43,6 3

0,7 9,68 8,41 49,6 48,1 3

0,9 12.44 2,86 47,8 45,7 4

1,0 13,83 - 44,2 43,0 3

1050 0,1 1,38 20.19 29,0 27,8 4

0,3 4,15 15,7 40,8 39,3 3

0,5 6,91 11.22 46,8 45,1 3

0,7 | 9.68 6.73 50,12 48,9 2

0,9 ! 12,44 2,24 48,0 46,6 3

1.0 ! 13.83 - 44.2 43,0 3

1250 0.1 1.38 16.89 34.9 33,7 3

0.3 4.15 13.08 4,7 42.4 3

0.5 6.91 9.35 49,1 47.2 4

0.7 1 9.68 5.61 50.8 49,3 3

0.9 | 12,44 1.87 47.6 45.5

1.0 13.83 - 44.2 43.0 3

1450 0.1 1.38 14.65 39.6 38.7 3

0.3 1 4.15 11.4 46.9 45.4 3

0.5 ; 6.91 8.14 50.8 48.9 4

0.7 9.68 4.88 51.1 49.2 4

0.9 12.44 1.63 1 47.6 45.6 4

1.0 13.83 1 44.2 43.0 3

Результаты, полученные расчетным путем и по разработанным графикам движения поездов, имеют хорошую сходимость. Погрешность при этом составляет 2-4%.

Рациональный коэффициент соединения поездов установлен по минимуму приведенных затрат путем технико-экономических расчетов на заданный объем перевозок при различной длине станционных путей. Как показали расчеты, рациональный коэффициент соединения поездов колеблется в пределах 0,5-0,7 в зависимости от условий работы линии и не зависит от объемов перевозок.

Расчет оптимальной длины станционных путей на однопутных линиях в условиях обращения поездов повышенной массы и длины осуществляется путем минимизации целевой функции (7) методом динамического программирования.

В связи с тем, что показатели работы линии зависят от значений длины станционных путей, коэффициента соединения поездов и срока ввода в эксплуатацию мероприятий, на каждом из /5/ - этапов 181 = 1,2,...,ЛГ годовые приведенные затраты равны

(15)

где F,si - годовые приведенные затраты на ISI -м этапе;

X,SI - параметры управления системы на /5У-м этапе эксплуатации линии.

TISI_, - сроки изменения параметров управления на ISI-м этапе.

В соответствии с принципом оптимальности, составляющим основу вычислительной схемы динамического программирования, получим рекуррентные соотношения вида:

для /5/ = N -го этапа

FX = .'.V )) = Л ).

С е [i:mail\aM 6 [0;1}ГУ с [о;Сф„ = 0

JWlSI=NA,N-2,...,\ (16)

Fu = + г min (

Выражение (16) означает, что должны быть вычислены все возможные значения приведенных затрат при различных значениях управляющих переменных (значения 1ы,-ас„, ) суммированием затрат на очередном этапе и затрат, соответствующих оптимапьным значениям /'„.,»*„„< на всех последующих этапах. Установив закон движения точки А' в фазовом пространстве из начального положения А",, в конечное Л'А e.V. можно найти оптимальное значение сроков /[,„./"„ . а затем, использовав условия (8), (9). получить соответствующие им оптимальные значения параметров /'„,.«*„•

14

Массовые расчеты показали, что при решении задачи выбора оптимальной длины станционных путей на однопутных линиях в условиях обращения поездов повышенной массы и длины обеспечивается достаточная точность результатов при изменении коэффициента соединения с шагом 0,Н0,3 и срока ввода мероприятий в эксплуатацию с шагом 1-ь 3 года.

В исследовании приведен пример расчета для конкретного направления сети «А-К» протяженностью 515,1 км, которая состоит из однопутных участков «А-М», «М-Сз», «Сз-Шк» и «Шк-К» длиной соответственно 123,6, 137,5, 169,1 и 84,9 км. Участки оборудованы автоблокировкой. Расчетный интервал автоблокировки 8 минут. Станции «А», «М» и «К» являются сортировочными, а станция «Шк» - участковой. На предузловых станциях «Ак» и «Т» предусмотрено формирование и расформирование блок-поездов. На участке «А-М» есть 10 раздельных пунктов, на участке «М-Сз» - 7, на участке «Сз-Шк» - 7, на участке «Шк -К» - 5. На всех промежуточных раздельных пунктах имеется по два станционных приемо-отправочных пути, полезная длина которых составляет 850 м.

Грузовое и пассажирское движение обслуживается тепловозами серии 2ТЭ10 различных модификаций, приписанными к основному депо станций «А», «М» и «К». Схема участков обращения локомотивов приведена на

рис'3' . - ~ TJT ~ ^

/122.7

/137.5

Условные обозначения: | | - основные депо

А - оборотные депо

О) - предузловые станции

участки обращения локомотивных бригад

участки обращения локомотивов

Рис. 3 - Схема участков обращения локомотивов на железнодорожном направлении «А-К» 15

Унифицированная масса грузовых поездов на всем направлен^ составляет 3200 т, а критическая по мощности локомотива в четно\ направлении - 4800 т, в нечетном - 4700 т.

Среднесуточные размеры пассажирского движения по всем) направлению составляют пять пар поездов. Размеры грузового движения пс направлению и время хода поездов по перегонам приведены в таблице 2 Длина ограничивающего перегона ( = 18,8 км, время хода грузовой

поезда по ограничивающему перегону = 19 мин., /"*т = 16 мин.

Таблица 2 - Время хода грузовых поездои. размеры движения и

расстояние между раздельными пунктами на направлении «А-К»

Наименовани Время хода грузовых поездов Расстояние Размеры грузового

е раздельных между разд. движения

пунктов Нечет., мин Чет., мин. пунктами, км Нечет. Четн.

А-Ак 2,7 2,5 0,9

Ак-Тен 8,2 7,1 8,0

Тен-496 10,1 10,2 12,7

496-Кар 12,2 12,2 12,4 21 21

Кар-Тас 11,3 10,9 13,8

Тас-Иск 9,3 10,2 11,9

Иск-441 12,4 13.6 16,0

441-Дос 11,9 13,2 15,1

Дос-414 10,6 12,1 12,1

414-402 12,2 13,9 11,8

402-М 9,1 12,7 8,9

М—377 22,4 18,8 16,1 23 23

377-Жам 18,1 17,5 22,9

Жам-Кен 15,6 15.4 20,3

Кен-Жан 11,9 13.5 15,4

Жан-Мук 18,6 22,2 24,3 !

Мук-279 11,1 13,7 14,4 !

279-265 11,2 16,9 14.4

265 -Сз 8.2 15.5 9.7

Сз-236 21.7 20,9 18,6 23 23

236-Нг 14,4 14,2 18,3

Нг-Дж 23.3 28.1 30.2

Дж-Кк 23.6 25.2 30.3

Кк-142 12,6 15.4 15.6

142-137 3.9 6.9 5.1

137-Кин 14.6 18.2 18.8

Кин-Шк 26.4 26.4 32.2

Шк-Дж 9.5 9.9 8.7 23 23

Дж-Кк 12,1 14.4 14.7

Кк-Тм 26.6 33.1 30.7

Гм-315 10,3 10.5 11-9

315-Г 12.1 13.9 13.5

Т-К 8.7 10.3 5.2

В результате статистической обработки данных о массах и длинах проследовавших поездов установлено, что средняя поездная погонная нагрузка составляет Р = 4,5 т/пог.м, максимальная - Ртах = 6,0 т/пог.м.

В исследовании на основе приведенного примера расчета для конкретного направления сети выполнен также его анализ, который позволяет проверить предложенную методику. Для этого с помощью аналитических зависимостей от величины грузопотока установлены показатели работы железнодорожного направления по вариантным схемам усиления пропускной способности линии и проведены технико-экономические расчеты.

Зависимость суммарных приведенных затрат от срока эксплуатации линии при последовательном удлинении станционных путей, заканчивающемся организацией пропуска блок-поездов, представлена на

Рис. 4 - Зависимость суммарных приведенных затрат от срока эксплуатации линии при последовательном удлинении станционных путей, заканчивающимся организацией пропуска блок-поездов

Результаты расчета приведены в таблицах 3. 4.

Таблица 3 - Результаты технико-экономического сравнения выбора оптимальной длины станционных путей на однопутных участках

Схемы развития линий Сроки действия этапов млн. тг/км

//¿, | Уит у,». у,,,. Д

ti 1 _ у -Л "Х5о ' Klí' 2 \ 8 - - - 10 492,68

~ ^ 1050 ~ ^ 2 ; 8 3 - - 7 460.52

и1 -V' -V -V -П "850 - 1050 J 1250 J Ы50 2 8 3 3 - 4 442.17

И' -У -V -У -У ~п r/85n ^ I05ÍI 1250 Ы50 ^ l71Ht Л 2 8 3 1 5 1 425.215

85п — ^ 105/1 — Д 2 2 - - 17 1 370,447

Ил -У -У - и *'аэо 3 1050 3 1250 М 2 1 - - 16 1 391.937

IIa -V -У -У - Л "850 3 1050 J 1250 ' IJ5(i м 2 5 1 - 11 1 406.731

Ил -V -У -У -У - п г' 850 J 1050 1250 U5¡ ' ПО" ^ 2 8 1 1 7 1 410,447

Таблица 4 - Результаты технико-экономического сравнения выбора оптимальной длины станционных путей на однопутных участках

Сроки действия этапов

Схемы развития линий &С06 млн. тг/км

*' ХУ.1 Уюзи Спои Л

0,1 2 i 17 1 427,031

0.3 ¿. 17 1 390,555

//•■' _ 5/1(150 - /7 850 ,, М 0,5 2 17 1 376,300

0,7 2 17 1 373.295

0,9 2 17 1 377,352

1,0 2 17 1 379.921

0.1 2 17 1 401664

0,3 2 17 1 382404

н* V ' ~д ГОО 0,5 2 17 1 373600

0.7 2 17 1 373096

0.9 2 17 1 377423

1.0 2 17 1 379262

0.1 2 17 i 413073

0.3 2 17 1 395510

0.5 2 ! 17 1 377471

0,7 2 17 1 380178

0.9 2 17 1 3X2745

1.0 2 17 1 383356

Исследования показали, что способ увеличения массы грузовых поездов, где предусматривается организация движения блок-поездов, является наиболее эффективным. Из таблиц 3. 4 видно, что в исследуемый период времени Т удлинения станционных путей на промежуточных раздельных пунктах по схеме увеличения провозной способности линии ц' - С,-.,.- Д

18

достигаются наименьшие затраты. Они ниже по сравнению с остальными схемами овладения перевозок на 1,9 - 12,3%. В этой схеме увеличения массы поездов приемо-отправочные пути на 10 промежуточных раздельных пунктах (по одному пути) удлиняются до двойной длины (2 х 850 м) и организуется движение блок-поездов (а, ю = 0,7). Причем удлинению подлежат те станционные пути, на которых блок-поезд останавливается. Сортировочные станции не реконструируются, и технология работы технических станций по формированию одинарных поездов не изменяется.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В исследовании поставлена задача выбора оптимальной длины станционных путей на однопутных линиях, в том числе и при обращении одинарных поездов одновременно с поездами повышенной массы, и длины в системе этапного увеличения провозной способности направлений. Для этого рассматриваются следующие способы увеличения массы грузовых поездов:

- удлинение станционных путей вплоть до двойной длины с одновременным усилением мощности тяги;

- организация движения блок-поездов длиной 2 х 850 м с выборочным удлинением станционных приемо-отправочных путей (тяга в этом случае остается постоянной);

- удлинение станционных путей с одновременной организацией движения блок-поездов.

2. Удлинение станционных путей и организация движения блок-поездов рассматриваются как мероприятия в схеме усиления провозной способности линии. В рамках заданной схемы устанавливаются оптимальная длина станционных путей, сроки перехода с одного стандарта длин на другой; целесообразность организации движения блок-поездов и сроков их ввода с учетом эксплуатации линии на последующих этапах ее развития. Для минимизации целевой функции принят метод динамического программирования. Предложены алгоритм и методика минимизации целевой функции.

3. Расчеты по выбору оптимальной длины стандартных путей на однопутных линиях в условиях обращения поездов повышенной массы и длины показали, что вариант с обращением блок-поездов является наиболее эффективным. В этой схеме предусматривается удлинение по одному станционному приемо-отправочному пути на 1/3 промежуточных раздельных пунктах направления (включая предузловые) до двойной длины 2 х 850 м. При этом рациональный коэффициент соединения поездов колеблется в пределах 0.5 * 0,7 в зависимости от условий работы линий и не зависит от объема перевозок.

4. Наиболее близким по приведенным затратам к оптимальному варианту является вариант с оптимальной длиной станционных приемо-отправочных путей для одинарных поездов 1250 м и организацией движения блок-поездов с коэффициентом соединения 0.7.

19

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Баймухамбетова Ж.К. К вопросу оптимизации длины станционных путей и массы поездов на однопутных линиях //Транспорт Евразии: Взгляд в XXI век: Материалы 2-й между народ, науч.-практ. конф., Алматы, КазАТК, 2002, с. 105-109.

2. Баймухамбетова Ж.К., Кобдиков М.А. Способы увеличения массы поездов на однопутных линиях//Транспорт Евразии: Взгляд в XXI век: Материалы 2-й международ, науч.-практ. конф., Алматы, КазАТК, 2002, с. 109-111.

3. Баймухамбетова Ж.К. Экономико-математическая модель оптимизации длины станционных путей на однопутных линиях // Поиск, 2004, № 1,(2) с. 256-261 .

4. Баймухамбетова Ж.К. Алгоритм расчета оптимальных длин станционных путей // Поиск, 2004, № 1, (2) с. 252-256.

5. Баймухамбетова Ж.К. Расчет оптимальной длины станционных приемо-отправочных путей и его анализ Поиск, 2004, № 1, (2) с. 261-266.

6. Баймухамбетова Ж.К. Проверка расчетов участковой скорости построением графика движения поездов. Актуальные вопросы проектирования, строительства и эксплуатация транспортно-коммуникационных сооружений. Межвузовский сборник научных трудов (выпуск 2). КазАТК, Алматы, 2003.

Баймухамбетова Жанар К,уандыккызы

05.22.08 — Тасымалдау процессш баскару

Б1рже.11Л1 жолдагы поездар массалары мен станциялык жолдар узындыктарын сэйкестешнру

К,азакстан Республикасындагы tcmíp жолдардьщ бупнп кунп тсхникалык жагдайы тарткыш жылжымалы курамнын, куатын жэнс TeMip жол жел1чер1нщ учаскелерппц отюзу к,абшетш толык пайдалануга мумкшшшп томен болып отыр. Соцгы он жыл аралыгындагы TeMip жол саласын оркендету yuiin болшетш каржыньщ шектелуше байланысты жук тасымалын аткаруга жук тасушы поездар массасын едоу!р улгайтуга тура келд1. Алга койылган мэссленщ ineuiiMi узынкурамды поездар куруга, куру аркылы тарткыш жылжымалы курамнын куатын толык пайдалануга мумюндж бередк

Узынкурамды поездар козгалысын уйымдастыру жеке пунктер арасындагы кабылдау-жонелту жолдарынын пайдалы узындыгын арттыру аркылы жузеге асады. Дегснмсн де, узынсоставты поездар козгалысын уйымдастыруда, оны отк1зу мэселесшде елеул1 технологиялык киыншылыктар кездест отыр.

Жук поездарыныц thímaí нормалык массасын тшмдо станциялык жолдар узындыгы аркылы аныктауга болады.

Жогаргы массалы api узындыкты поездар козгалысын уйымдастыру ymiii сыцар жол торабты станциялык жолдьщ thím/ií узындыгын аныктау эдштерш карастырганда, 6yrÍHri кун талабына сэйкес жогары гылыми тужырымга суйенугс тура келедк

Алга койылган зерттеу максаты TeMip жол колю алдындагы койылган моселелерд1 бipжcлiлi жолдардын станциялык болтнщ узындыгын тшмд1 узартуга непзделген. Ол тартушы жылжымалы курамнын куатын барынша пайдалана отырып, tcmíp жол желшершщ учаскелж отюзу кабшетш арттырады.

Максатты функцияны пайдалана отырып, динамикалык программа жасау жоне ЭВМ-мсн модсльдеу oaící аркылы thím/ií станциялык жолдар узындыгын аныктау, поездар массасын арттыру, поездарды косактаудагы коэффициенттщ ец минималды opi тшмд1 oaiícíh пайдалану жэне б1ржсл1л1 жолдарда косакталган поездарды журпзуге жол бередь

Зерттеулер непзшде, еюшш жолдар желшсрш тургызбай-ак, б1ржелш жолдардыц отизу жонс жонелту мумкшшшктерш арттыруга болатыны аныкталган.

Онда станциялык жолдар узындыктарыньщ тшмд! варианттарын колдана бшу аркылы поездар массасы мен учаскелж жылдамдыкты арттыруга жэне локомотивтер мен локомотив бригадаларынын. кажеттшктерш азайтуга болады.

Станциялык жолдар узындыгын айкындаганда, поездар, оньщ ¡шшдс тасымалды аткарган этапты курамдагы блок-поездар массаларын улгайтудьщ ортурл1 эдютср1 карастырылган. Поездарды косудын коэффициентш аныктаудьщ одютер! аныкталган.

Гпржелш жолдарда блок-поездарды колданудын тшмд1 аукымы аныкталган.

Бул зсрттеуд1 омлрге колданган жагдайда, тем1р жол колшнде реструктуризация жэне модернизация отктзгенде, кол ¡к шыгындары мен оган кететш каражат шыгынын колемд1 турде азайтуга болады. Б1ржелш жолдагы станциялык кабылдау-жонелту жолдарынын, тиiмдi узындыктарын аныктаудьщ эдк-тесипнщ жогарпл массалы ор1 узындыкты поездар айналымыньщ непзп корытындысы "К,азакстан тем1р жолы АК," ЖАК,-ньщ Атырау бел1мшссшщ б1р багытында колданылган.

Baimuhambetova Zhanar Kuandykovna

05.22.08 - The management of transportation process

The length optimization of stational tracks and the mass of trains on one way railway lines

The technical condition of railway existing in The Republic of Kazakhstan don't allow to fully use the capacity of tractive rolling-stock and carrying capacity of railway section.

Having limitation of fundamental invents for development of railway, in last ten years in monotonous demands (requires) of execution volumes of transportations have stipulate for necessity. Of considerable in crease (extension) mass of the loading trains.

The solution of the following objective is leading to the necessity of making up long-stock trains/ in order top organize the traffic of long-stock trains is necessary to increase the useful length of receiving a dispatching tracks of separate points.

However the organization of movements long-stock trains have serious technology difficulties to its pass.

The optimum norm of mass of loading trains can determine from optimum length of stational tracks.

The method of choosing the optimum length of stational tracks on one way lines are urgent fasks, demanding of scientific (basis) grounds.

The aim of investigation is the choice of optimal length of stational tracks on one way railway lines which will allow to solve springing up problems in railway transport to rationally use the capacity of tractive rolling-stock and carrying capacity of railway line/

Using a special purpose function of dynamical programming and modeling on a computer variants are examined of optimal length of stational tracks, which will promote to increase the mass of trains and choosing the method of rational and minimal factor of train connection and use a block-trains on one way lines.

The investigation showed that without building second tracks there is a possibility to increase the mass of a train and section speed and shortening the necessitv of locomotives choosing the optimal variants of stational tracks length. In order to choose the length of stational tracks different ways examined to increase the mass

trains including block-trains in a level system of transportation. The method of choosing was worked out in rational and minimal necessary factors of train connection, established the rational sphere of using block-trains on one way lines.

Putting into practice the following investigation will lead to reducing investments into reconstruction and modernization of railway transport and transport expenditure.

The main result of worked out method of choosing the optimal length of stational receiving-dispatching tracks on one way lines in a conditional of turning trains into high mass and the length introducer in one of the branches of "Atyrau transportation office".