автореферат диссертации по транспорту, 05.22.08, диссертация на тему:Оценка эффективности интервального регулирования движения поездов

На правах рукописи

СЁМОЧКИН ЕВГЕНИЙ ВЯЧЕСЛАВОВИЧ

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНТЕРВАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ

Специальность 05.22.08 - Управление процессами перевозок

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 6 СЕН 2013

Москва-2013

005533567

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

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент

Линьков Владимир Иванович

Официальные оппоненты:

Розенберг Ефим Наумович, доктор технических наук, профессор, открытое акционерное общество «Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте» (ОАО «НИИАС»), первый заместитель генерального директора.

Антонов Антон Анатольевич, кандидат технических наук, доцент, кафедра «Автоматика и телемеханика на железнодорожном транспорте» федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный университет путей сообщения» (МГУПС (МИИТ)), доцент.

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

Защита состоится 17 октября 2013 г., в 13 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 218.005.07 на базе федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный университет путей сообщения» по адресу: 127994, г. Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9, ауд. 2505.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУПС (МИИТ). Автореферат разослан «17» сентября 2013 г.

Ученый секретарь I

диссертационного совета,

доктор технических наук, профессор Горелик Александр

Владимирович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Одним из приоритетных направлений стратегии инновационного развития ОАО «Российские железные дороги» на период до 2015 года (Белая книга ОАО «РЖД») является повышение эффективности перевозочного процесса за счет внедрения инновационных технологий и новых технических средств. Эффективность перевозочного процесса в значительной степени зависит от интервального регулирования движения поездов (ИРДП). Повышение эффективности процесса ИРДП невозможно без проведения оценки его эффективности.

Целью диссертационной работы является совершенствование теории оценки эффективности ИРДП и применение ее для повышения эффективности комплекса автоблокировки и АЛС.

Для достижения поставленной цели решаются следующие актуальные для практики задачи:

1. Введение показателей для сравнения эффективности способов, процессов и технологий ИРДП. Разработка методов оценки этих показателей.

2. Разработка способа ИРДП, позволяющего повысить эффективность, в том числе обеспечить возможность движения с меньшим интервалом, чем при традиционном способе.

3. Разработка методов разбивки перегона на блок-участки, результаты использования которых можно применять для сравнения известного способа ИРДП с предлагаемым. Сравнение эффективности традиционного и предложенного способов ИРДП.

4. По результатам анализа режимных карт и графиков движения поездов проведение исследования влияния на эффективность ИРДП изменения времени хода поездов по перегону.

Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем:

- предложены показатели эффективности ИРДП, численно учитывающие наличие задержек в движении, и позволяющие проводить сравнение эффективности способов, процессов и технологий ИРДП;

- предложен улучшенный нормативный метод разбивки на блок-участки, при котором в отличие от нормативного не используется «фиктивное» время;

- разработан новый способ ИРДП и обоснована его эффективность с помощью предложенных методов оценки эффективности ИРДП;

- разработан метод расстановки светофоров автоблокировки, позволяющий реализовать предложенный способ ИРДП на участке железной дороги.

Теоретическая и практическая значимость. Разработанные методы оценки предложенных показателей эффективности ИРДП позволяют провести оценку эффективности интервального регулирования движения поездов на реальных участках железных дорог, по итогам которой можно определить величины минимальных значений задержек в движении поездов, вызывающих подтормаживания у позади идущих поездов, и составить рекомендации по корректировке режимных карт и графика движения. Предложенный в работе способ ИРДП и реализующий его метод расстановки светофоров автоблокировки, позволяют повысить эффективность ИРДП, в том числе обеспечить возможность движения с меньшим интервалом.

Реализация результатов работы. Методы расстановки светофоров автоблокировки и оценки эффективности ИРДП, изложенные в диссертации, применены при проектировании системы ИРДП, разработанной ООО «ПОЛИВИД». Результаты проведенных исследований внедрены в учебный процесс и используются в рабочих программах учебных дисциплин «Эксплуатационные основы автоматики и телемеханики» и «Моделирование систем». Результаты внедрения подтверждены соответствующими актами.

Методы исследования. Для получения результатов диссертационного исследования были использованы численные методы решения дифференциальных уравнений, а также методы имитационного моделирования движения поездов.

Степень достоверности результатов. Достоверность научных результатов подтверждается корректностью исходных математических положений, обоснованностью принятых допущений, апробированием научных выводов на конференциях, а также результатами внедрения и практического использования основных положений диссертации.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на одиннадцатой и тринадцатой научно-практических конференциях «Безопасность движения поездов» (г. Москва, МИИТ, 2010, 2012), на международной научно-практической конференции

«Scientific researches and their practical application. Modern state and ways of development 2010» (Украина, г. Одесса, УКРНИИМФ-ОНМУ-УкрГАЖД, 2010), на научно-практической конференции неделя науки 2012 «Наука МИИТа-транспорту» (г. Москва, МИИТ, 2012).

Публикации. Материалы, отражающие основные положения диссертационной работы, изложены в 14 печатных работах, в том числе 4 из них опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства

образования и науки РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и 8 приложений. В работе содержится 119 страниц основного текста, 59 рисунков, 7 таблиц. Список литературы состоит из 58 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

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

В первой главе проведен анализ разработок в области эффективности интервального регулирования движения поездов. В диссертационном исследовании за основу были взяты научные работы следующих авторов: Баранова Л.А., Бестемьянова П.Ф., Горелика A.B., Дмитриева B.C., Иноземцева В.Г., Кокурина И.М., Кравцова Ю.А., Линькова В.И., Лисенкова В.М., Малахина Н.Б., Никитина A.B., Никифорова Б .Д., Розенберга E.H., Рязанцева B.C., Сапожникова Вл.В., Сапожникова В.В., Шарова В.А., Шалягина Д.В. и других.

Ранее на основе рассмотрения традиционных систем автоблокировки (типа кодовой автоблокировки) и АЛСН Линьковым В.И. были предложены показатели эффективности ИРДП, характеризующие напряженность работы машиниста при ведении поезда и чувствительность системы ИРДП к задержке в движении: время нулевого, первого, второго рода опережения в появлении желтого и зеленого огней на путевом светофоре. Особенностью этих показателей является их привязка к границам блок-участков и светофорной сигнализации. Это не позволяет использовать указанные показатели для сравнения эффективности всевозможных способов, процессов и технологий ИРДП, в частности, из-за возможного отсутствия блок-участков при одной из сравниваемых технологий.

Для возможности сравнения эффективности различных технологий ИРДП, с учетом наличия задержек в движении поездов, предложена концептуальная модель интервального регулирования движения поездов (рис.1), использующая исходное базовое понятие - точка освобождения контролируемого участка. В предложенной концептуальной модели ИРДП используются следующие точки.

Г. г;,,-.

точка ЫоКСпрН

«азтссти/'ГоКУ

/ /

.......

точка 2-го К С при ¿лнятостт-гоКУ

/

точка )-гоКСпрп •мнячсч-гш-гоКУ

точка пр1ГЦ«лшои останови тер ед пр<гпя1стш«мпрн ттостт-гоКУ

ючкз ¿•♦го КС при /

точкиПЯТт подходе к соответсгвук'Шим

10М1.ЛМК<'П|)ПЧЯЮТ0СТП/-Г0 ЬУ —

Ш

^пшаос пи-го КУ

\/

точка ОСР. C<5<XK2<?! ВЫ / }-гокг>Нфол1)5)уемого / участка

ЧМ)

КС - криитеекое сближение

11ПТ тачало подготовки к торможегопо

КУ - контроптгруемый участок

Рис. 1. Концептуальная модель интервального регулирования движения поездов, использующая исходное базовое понятие - точка освобождения текущего (г-го) контролируемого участка

• Точка освобождения текущего (/'-го, где / = 1,и, шаг 1; п - количество контролируемых участков) контролируемого участка - точка пути, при проследовании которой хвостом поезда происходит перемещение точек критического сближения. При традиционной автоблокировке границы контролируемых участков совпадают с границами блок-участков.

• Точка /'-го (где у = 1Д, шаг 1) критического сближения, соответствующая текущему (/-му) контролируемому участку - точка пути, при прохождении которой позади идущему поезду необходимо при занятости текущего (г-го) контролируемого участка применить служебное торможение для снижения скорости до значения на расстоянии, равном Ь, до точки прицельной остановки перед препятствием (рис 1). Количество точек критического сближения (к) равно количеству градаций ограничений

скорости при сближении поезда с препятствием (1, У0ц> г, •■• > К,р й-причем скорость У01р к равна нулю (остановка поезда).

• Точка прицельной остановки перед препятствием, соответствующая текущему (7-му) контролируемому участку - точка пути, в которой должен остановиться поезд при занятости текущего (/-го) контролируемого участка. Эта точка расположена на расстоянии ¿'освоб от точки освобождения текущего (/-го) контролируемого участка. Под Ь'0сюб понимается длина текущего (/-го) контролируемого участка, при освобождении которого хвостом поезда происходит перемещение точки прицельной остановки перед препятствием и точек критического сближения. При отсутствии защитных участков Ь'0Сзоб равно длине блок-учасгка, находящегося за светофором с красным огнем, при наличии защитных участков Ь'ЖК,г> равно сумме длин блок-участка и следующего за ним защитного участка.

• Точка начала подготовки к торможению на подходе к точке /-го критического сближения, соответствующая текущему (/-му) контролируемому участку - это точка пути, при прохождении которой машинисту позади идущего поезда следует начать подготовку к торможению в точке /'-го критического сближения в случае занятости текущего (/-го) контролируемого участка хвостом впереди идущего поезда. При трехзначной автоблокировке и АЛСН такими точками являются входные границы блок-участков, при проследовании которых на локомотивном светофоре зеленое показание сменяется на желтое или желтое показание сменяется на красно-желтое.

На основе рассмотрения приведенной концептуальной модели ИРДП предложены следующие показатели эффективности ИРДП.

Минимальная задержка в освобождении текущего (/-го) кон тролируемого участка, требующая подготовки к торможению на подходе к точке /-го критического сближения (Z'нmJ) - это минимальная

длительность задержки, по сравнению с рассматриваемым движением, в проследовании хвостом поезда точки освобождения текущего (/-го) контролируемого участка, при которой машинисту позади идущего поезда необходимо начать подготовку к применению служебного торможения в момент проследования головой поезда точки начала подготовки к торможению на подходе к точке _/'-го критического сближения, соответствующей этому (/-му) контролируемому участку.

Под рассматриваемым движением поездов понимается: проектное (на основании которого выполняется проектирование системы ИРДП на участке железной дороги), графиковое (соответствующее плановому графику движения) или фактическое.

Минимальная задержка в освобождении текущего ('-го) контролируемого участка, вызывающая служебное торможение в точке /-го критического сближения — это минимальная длительность задержки,

по сравнению с рассматриваемым движением, в проследовании хвостом поезда точки освобождения текущего (/-го) контролируемого участка, при которой позади идущий поезд должен перейти в режим служебного торможения при проследовании головой точки /-го критического сближения, соответствующей этому (г-му) контролируемому участку.

Расчет указанных показателей осуществляется по формулам:

^нпт, = ^Г2,нпт 1 ~ Т,, мин,

Z/ ПЛ1 тч

КС, =Гг2.КС, "А,, МИН,

где Г', — момент проследования хвостом впереди идущего поезда точки

освобождения текущего (г-го) контролируемого участка, мин;

^г.нпту ~~ момент проследования головой позади идущего поезда точки

начала подготовки к торможению на подходе к точке /-го критического сближения, соответствующей текущему (/-му) контролируемому участку, мин;

с, ~ момент проследования головой позади идущего поезда точки /-го критического сближения, соответствующей текущему (г-му) контролируемому участку, мин.

Применительно к традиционной трехзначной автоблокировке (при наличии двух точек критического сближения) предлагаемыми локальными показателями эффективности ИРДП являются следующие: минимальные задержки в освобождении текущего (/-го) контролируемого участка, требующие подготовки к торможению на подходе к точкам 1-го и 2-го критического сближения (Z'ШПA и ); минимальные задержки в

освобождении текущего (/-го) контролируемого участка, вызывающие служебное торможение в точках 1-го и 2-го критического сближения (?кс1 и

г;С2). на рис. эффективности.

3 приведены методы оценки этих показателей

точка 1-го критического сближения, соответствующая 1-му контролируемому участку

..........«■—.......- ''и ' N 0 сближения, соответствующая 1-м.у контролируемому участку 11 /

П2 '»1 (/-2)п Г г2,НПТ 2 \ С 1}л У* 1 и г ,-0

Коды |Т-Т' 1-0 3 1 1 • О ж 1 к 1 1 —® к

АЛСН ................- -

Л ^ ] ['] псд/1 ) !1' 1 и^рч' ' — - - — I—

_____кривая скорости в режиме служебного торможения

кривая скорости перед точкой 2-го критического сближения

Т' - момент времени проследования хвостом впереди идущего поезда точки х1 освобождения ¡-го контролируемого участка, мин

Т - момент времени проследования головой позади идущего поезда точки начала г2НГТТ1 подготовки к торможению на подходе к 1-ой точке критического сближения, соответствующей 1-му контролируемому участку, мин

Г - момент времени проследования головой позади идущего поезда точки начала г2 ,!ПТ2 подготовки к торможению на подходе ко 2-ой точке критического сближения, соответствующей 1-му контролируемому участку, мин

2' = 7" - Г - минимальная задержка в освобождении ¡-го контролируемого ШТГ1 Г2ЛПТ1 хз участка> ¡ребующая подготовки к торможению на подходе к точке

1-го критического сближения, мин -Г - минимальная задержка в освобождении /-го контролируемого

х' участка, требующая подготовки к торможению на подходе к точке

2-го критического сближения, мин

Т =Т'

^¡ШТ2 1 21ГГГ2

Рис. 2. Метод оценки минимальных задержек в освобождении г-го контролируемого участка, требующие подготовки к торможению на подходе к точкам 1-го и 2-го критического сближения, при традиционной трехзначной автоблокировке

При расчете минимальной задержки в освобождении текущего (г'-го) контролируемого участка, вызывающей служебное торможение в точке 2-го критического сближения (г'КС2), учитывается снижение скорости позади идущего поезда перед светофором с желтым огнем, если оно имеет место. При этом возможны случаи, что скорость проследования (М)-го светофора головой позади идущего поезда при рассматриваемом движении ниже максимальной разрешенной скорости проследования светофора с одним

желтым (немигающим) огнем (У^). Тогда при занятости /-го контролируемого участка, подтормаживание позади идущего поезда перед этим светофором с желтым огнем не требуется. В этом случае не производится определение минимальной задержки в освобождении г-го контролируемого участка, вызывающей служебное торможение в точке 1 -го критического сближения { ).

А,..........«.........._............................

П* ! ! 4 />

П2 (|-2)п £ Г » 1 Г2, КС 2 Ч \ П2 \ ¡г /п ,-

Коды АЛСН ;-2 1-в -© Ж 1-е 1—© к к

----------- кривая скорости перед точкой 1 -го критического сближения

-----кривая скорости в режиме служебного торможения

кривая скорости перед точкой 2-го критического сближения

Т^ - момент времени проследования хвостом впереди идущего поезда точки освобождения

/-го контролируемого участка, мин Тт'., кс, — момент времени проследования головой позади идущего поезда точки 1-го критического сближения, соответствующей г'-му контролируемому участку, мин

7"Г2КС2~ момент времени проследования головой позади идущего поезда точки 2-го критического сближения, соответствующей ¡-му контролируемому участку, мин

— Тг'2 КС1 - - минимальная задержка в освобождении /-го контролируемого участка, вызывающая служебное торможение в точке 1-го критического сближения, мин

= Тл КС2 - Т'л - минимальная задержка в освобождении /-го контролируемого участка, вызывающее служебное торможение в точке 2-го критического сближения, мин

Рис. 3. Метод оценки минимальных задержек в освобождении г-го контролируемого участка, вызывающие служебное торможение в точках 1-го и 2-го критического сближения, при традиционной трехзначной

автоблокировке

Представляют интерес значения задержек в движении, при которых машинист позади идущего поезда вынужден впервые применить снижение скорости темпом служебного торможения при сближении с препятствием. Это снижение скорости может быть как перед желтым, так и красным сигналами путевого светофора.

Поэтому предлагается следующие локальные показатели эффективности ИРДП: минимальная задержка в освобождении текущего (/го) контролируемого участка, требующая начало подготовки к торможению (■^нпт) и минимальная задержка в освобождении текущего (/-го) контролируемого участка, вызывающая служебное торможение

Минимальная задержка в освобождении текущего (/-го) контролируемого участка, вызывающая служебное торможение (Z'KC) - это минимальная длительность задержки, по сравнению с рассматриваемым движением, в проследовании хвостом поезда точки освобождения текущего (/-го) контролируемого участка, при которой позади идущий поезд вынужден применить служебное торможение для первого снижения скорости при сближении с препятствием.

При традиционной трехзначной автоблокировке (при наличии двух точек критического сближения), если скорость проследования (/-1)-го светофора (рис. 2) поездом при рассматриваемом движении выше то первое снижение скорости при сближении с препятствием (при занятости /го контролируемого участка) будет после проследования точки 1-го критического сближения. В этом случае значение равно значению

минимальной задержки в освобождении текущего (/-го) контролируемого участка, вызывающей служебное торможение в точке 1-го критического сближения ). Если скорость проследования (/-1)-го светофора поездом ниже Увк, то первое снижение скорости при сближении с препятствием будет после проследования точки 2-го критического сближения. Тогда значение равно значению минимальной задержки в освобождении

текущего (/-го) контролируемого участка, вызывающей служебное торможение в точке 2-го критического сближения ).

Значение минимальной задержки в освобождении текущего (/-го) контролируемого участка, вызывающей служебное торможение рассчитывается по формуле:

где К2 иит, - значение скорости (при рассматриваемом движении на зеленое показание (М)-го светофора) при проследовании головой позади идущего

поезда ординаты точки начала подготовки к торможению на подходе к точке 2-го критического сближения, относящейся к г-му контролируемому участку, км/ч.

Указанные показатели являются локальными, то есть привязанными к точкам освобождения контролируемых участков. Помимо локальных требуются глобальные показатели, характеризующие эффективность ИРДП па рассматриваемом железнодорожном участке в целом, например, на перегоне.

После оценки локальных показателей можно выявить места, в которых значения этих показателей будут наихудшими, и, следовательно, будут определять значения соответствующих глобальных показателей и, тем самым, эффективность ИРДП для участка железной дороги в целом. Значения локальных показателей также используются при оптимизации расстановки светофоров автоблокировки. Для проведения сравнительного анализа эффективности ИРДП и для определения влияния различных факторов на эффективность требуется оценка глобальных показателей. Так в качестве глобального показателя эффективности ИРДП предлагается глобальная задержка, вызывающая служебное торможение в точке /-го критического сближения () - это минимальная длительность задержки в

движении поезда по рассматриваемому участку, при которой машинист позади идущего поезда вынужден применить служебное торможение при проследовании точки у'-го критического сближения. То есть, при движении

^ рш. 'У г лоб ^ ^

поезда, например, по перегону с задержкой оолее значения ¿КС(, по крайней мере, один из контролируемых участков этого перегона будет еще занят в тот момент времени, когда позади идущий поезд проследует ординату точки /-го критического сближения, относящуюся к этому контролируемому участку. В результате машинист позади идущего поезда вынужден будет применить служебное торможение. Таким образом, значение предлагаемого глобального показателя определяется наименьшим значением из соответствующих локальных показателей эффективности 1'кс/, определенных на рассматриваемом перегоне:

~ т*п(Кс,> гкс,> •••' г'к с,'—' гкс/> гкс./)> мин.

Применительно к традиционной трехзначной автоблокировке указанными показателями являются: глобальные задержки, вызывающие

служебное торможение в точках 1-го (2™0,6) и 2-го критического

сближения.

Если ставится задача сократить количество и продолжительность подтормаживаний перед светофорами с желтым огнем (при проследовании точек первого критического сближения), то требуется разрабатывать методы повышения эффективности ИРДП, результатом применения которых будет повышение значение показателя г™6. Если требуется сократить количество подтормаживаний перед светофорами с красным огнем (при проследовании точек второго критического сближения), то необходимо повышать значение

г г лоб

_______________ КС 2 •

Для оценки минимальной величины задержки в движении поезда по рассматриваемому участку железной дороги, при которой машинист позади идущего поезда будет вынужден применить хотя бы одно служебное торможение при проследовании любой из точек критического сближения, предлагается показатель эффективности - глобальная задержка, вызывающая служебное торможение (2™6). Значение этого показателя эффективности ИРДП определяется по формуле:

г™6 = ти 7(г'кс, г2кс,г'кс,..., мин.

Предложенные показатели предназначены для проведения сравнения эффективности способов, процессов и технологий ИРДП, а также для определения влияния различных факторов на эффективность ИРДП.

Во второй главе для сравнения известных и предлагаемых решений разработан улучшенный нормативный метод разбивки перегона на блок-участки, а для понимания причин невозможности уменьшения межпоездного интервала при использовании традиционных систем ИРДП проведено исследование механизма формирования ограничения на значение межпоездного интервала на стадии проектирования.

Нормативная методика расстановки светофоров автоблокировки предусматривает, для исключения движения поездов на желтое показание светофора при кратковременных задержках в движении, нанесение «фиктивных» временных засечек с 10% запасом на кривой скорости расчетного поезда (рис. 4). Полученные таким образом минутные засечки используются для определения ординат границ блок-участков. Использование фиктивного времени приводит к нарушению соответствия скорости и времени движения расчетного поезда. Таким образом, вызывает

затруднение использование кривых движения поезда, полученных при разбивке на блок-участки, также при проведении оценки эффективности ИРДП, составлении графика и режимных карт движения поездов.

о - километровый столбик

^ ^ - расчетные минутные засечки на кривой скорости ^ . \ . ~~ «фиктивные» минутные засечки на кривой скорости - - расчетная кривая фактического времени движения поезда по перегону

- кривая скорости движения поезда по перегону в режиме тяги

- кривая скорости движения поезда по перегону в режиме выбега

— — - кривая скорости движения поезда по перегону в режиме служебного торможения

Рис. 4. Сопоставление расчетного времени движения поезда с «фиктивным», используемым при нормативной расстановке светофоров автоблокировки

Для исключения указанных недостатков в работе предложен улучшенный нормативный метод разбивки перегона на блок-участки, который дает одинаковые результаты (ординаты границ блок-участков) с нормативной методикой, но не использует фиктивное время.

При улучшенном нормативном методе разбивки перегона на блок-участки вместо фиктивного времени используется реальное расчетное время движения поездов. Вводится понятие улучшенного межпоездного интервала (/ул), значение которого равно значению потребного интервала (который требуется реализовать). Светофоры должны быть расставлены таким образом, чтобы при движении поездов с улучшенным межпоездным интервалом пространственное разграничение между этими поездами было больше нормативного (равного сумме длин трех смежных блок-участков при традиционной трехзначной автоблокировке) на расстояние, проходимое поездом за время равное А/ (рис. 5). При улучшенном нормативном методе

расстановки светофоров автоблокировки значение А/ составляет 10% от улучшенного межпоездного интервала: А/ =0,1 • /ул.

Для получения указанного разграничения поездов (рис: 5), движущихся с улучшенным межпоездным интервалом (7ул), ординаты светофоров определяются таким образом, чтобы при движении поездов с интервалом разбивки (/р) между ними было расстояние равное суммарной длине трех смежных блок-участков. Значение интервала разбивки равно значению нормативного интервала (7В) и определяется по формуле: /р = /у;1 - А/ = 0,9 ■ /ул.

/ул ~ *П |

АГ /|

{ г 1 )п (' 2 )п

-'-'-!—7------ТТЛ--\ I 2 \ / - г,

1—® I—© I—© 1—®

Коды 3 ! з ; ж к

длен г..................':": :................ " !т/:< /.

/ул - улучшенный межпоездной интервал 1„ - потребный интервал, мин

движения поездов, мин /н - нормативный интервал движения

Д1 - дополнительное временное поездов, мин

разграничение поездов для сокращения /р - интервал разбивки перегона на блок-

количества подтормаживаний, мин участки, мин

Рис. 5. Пространственное разграничение поездов при расстановке

светофоров с использованием улучшенного нормативного метода

Если светофоры автоблокировки расставлены с использованием нормативной методики или улучшенного нормативного метода, то при движении поездов с интервалом равному улучшенному межпоездному интервалу и наличии задержки у впереди идущего поезда, значение которой не превышает значения А/, машинист позади идущего поезда не получит сигнал о необходимости подготовки к торможению (желтый огонь на локомотивном светофоре).

При исследовании механизма формирования ограничения на значение межпоездного интервала в качестве демонстрационного перегона использован реальный перегон, на котором были выполнены пробные разбивки на блок-участки с использованием улучшенного нормативного метода.

Оказалось, что длины блок-участков, определенные в результате предварительной расстановки светофоров автоблокировки, из условия получения значения улучшенного нормативного интервала меньше 7,5 минут, не удовлетворяют следующим нормативным требованиям: меньше 1000 метров; меньше максимальной длины тормозного пути, определенного от максимальной реализуемой скорости в ординате начальной границы блок-участка до остановки при полном служебном или автостопном торможениях; либо меньше длины пути, проходимого поездом от максимальной реализуемой скорости до скорости У^ при служебном торможении. Таким образом, были выявлены факторы, которые могут не позволить уменьшить интервал движения поездов в процессе разбивки железнодорожной линии на блок-участки, при использовании существующего способа ИРДП.

В третьей главе разработаны способ интервального регулирования движения поездов, позволяющий уменьшить межпоездной интервал и в целом повысить эффективность ИРДП, а также метод расстановки светофоров, предназначенный для реализации предлагаемого способа ИРДП, и проведено сравнение эффективности этого способа с традиционным. По результатам анализа режимных карт и графиков движения поездов исследовано влияние на эффективность ИРДП изменения времени хода поездов по перегону и даны соответствующие рекомендации.

Предлагается способ ИРДП, при котором возможно использование блок-участков, длины которых не удовлетворяют нормативным требованиям. Для использования таких блок-участков в предлагаемом способе ИРДП применяются дополнительные ограничения на скорость проследования светофоров, расположенных перед этими блок-участками. Указанные ограничения на скорость проследования светофоров разделяются на скорости дополнительного ограничения проследования светофора с желтым (Рогр.ж) и зеленым (Когр.з) показаниями.

Значение скорости дополнительного ограничения проследования светофора с желтым огнем (Готр.ж) определяется исходя из того, чтобы длины тормозных путей от этой скорости при полном служебном и автостопном торможениях были не больше длины блок-участка, расположенного за этим светофором. Значение скорости дополнительного ограничения проследования светофора с зеленым огнем (Кгр.з) должно быть таким, чтобы длина пути, проходимого поездом при служебном торможении

от этой скорости ограничения до скорости Кюк была не больше длины блок-участка, находящегося за этим светофором.

При предлагаемом способе ИРДП в отличие от традиционного допускается, что длина блок-участка может быть меньше 1000 м. Но эта длина должна быть не меньше длины тормозного пути при служебном

торможении от К** до остановки.

Локомотивные устройства ИРДП при предлагаемом способе должны получать информацию о текущих показаниях на 2-х впереди расположенных светофорах и должна содержаться информация о наличии и значении скорости ограничения проследования впереди расположенного светофора: ^огр з - при зеленом показании на этом светофоре или К,)гр. ж - при желтом показании.

Так как при предлагаемом способе ИРДП могут использоваться блок-участки, длины которых не соответствуют требуемым длинам тормозных путей определенным от максимальной реализуемой скорости, то должны быть выполнены следующие требования:

1) проследование головой поезда г'-го светофора с желтым показанием со

скоростью не выше ж, если блок-участок ш меньше длины тормозного пути при полном служебном или автостопном торможениях от максимальной реализуемой скорости в данном месте;

2) проследование головой поезда /-го светофора с зеленым огнем со

скоростью не выше если на следующем (Ж)-м светофоре желтое

показание и длина блок-участка /п меньше длины тормозного пути при служебном торможении от максимальной реализуемой скорости в данном

месте до скорости

Выполнение первого требования обеспечивается в результате снижения скорости поезда до значения Ккж перед светофором с желтым огнем существующей системой КЛУБ. Дополнительно предусматривается, что если скорость вступления поезда на блок-участок, который расположен перед /-м светофором с желтым огнем, или скорость движения по этому блок-участку превысит значение , то система ИРДП должна применить

служебное торможение для снижения скорости до значения ниже Утр ж. А если снижение скорости не было осуществлено, то локомотивные устройства произведут принудительное автостопное торможение.

Для обеспечения выполнения второго требования (когда на г'-м светофоре зеленое, на следующем (/+1)-м светофоре желтое показания) модернизированные устройства КЛУБ должны снизить скорость до значения Ув'гр3 перед г'-м светофором. Ордината начала служебного торможения выбирается таким же образом, как это реализовано в системе КЛУБ при приближении поезда к светофору с желтым огнем. Дополнительно предусматривается при приеме кода Ж и скорости проследования головой поезда /-го светофора (с зеленым показанием) выше значения ^'гр.з осуществление локомотивными устройствами принудительного автостопного торможения, в результате чего исключается проезд (/+1)-го светофора с желтым огнем со скоростью выше .

В работе разработан метод расстановки светофоров автоблокировки, который позволяет реализовать предложенный способ ИРДП. Этот метод включает в себя: определение ординат светофоров, при которых реализуется требуемый интервал движения расчетных поездов; проверка соответствия полученных длин блок-участков требуемым тормозным путям; определение значения скоростей дополнительного ограничения проследования светофоров с желтым (К'!ра() и зеленым (У,'гр/3) огнями, за которыми длины

блок-участков меньше длин требуемых тормозных путей, определенных от начальной скорости равной максимальной фактически реализуемой в данном месте.

Методика первичного определения ординат светофоров при улучшенном нормативном и предлагаемом методах не отличается. При этом различается метод проверки соответствия полученных длин блок-участков требуемым длинам тормозных путей проверочных поездов.

В предлагаемом методе расстановки светофоров, если при предварительной разбивке перегона на блок-участки длины блок-участков не соответствуют максимальным тормозным путям проверочных поездов, и изменение ординат светофоров приводит к невыполнению нормативного пространственного разграничения поездов при движении их с интервалом разбивки, то накладываются дополнительные ограничения на скорость проследования светофоров, находящихся перед такими блок-участками.

При использовании улучшенного межпоездного интервала значение дополнительного временного разграничения А/ зависит от значения этого интервала. Если улучшенный межпоездной интервал равен 10 минутам, то

18

значение Л/ равно 1 минуте, а при 5 минутном интервале (7ул), дополнительное временное разграничение равно 0,5 минутам. То есть, величина дополнительного временного разграничения поездов для сокращения количества подтормаживаний (АГ) уменьшено на участках с интенсивным движением. Введено понятие предлагаемый межпоездной интервал (/пр), при котором значение АI является абсолютной величиной, и её значение может определять заказчик. В рассматриваемом случае АI принимается равной 1 минуте.

Для сравнения эффективности предложенного и традиционного способов ИРДГ1, была проведена расстановка светофоров автоблокировки на реальном демонстрационном перегоне с использованием методов, которые реализуют указанные способы ИРДП. При предлагаемом методе разбивки перегона на блок-участки потребный интервал равный 6,5 минутам был реализован на рассматриваемом перегоне, а при улучшенном нормативном методе минимальный возможный потребный интервал равен только 7,5 минутам. Оценка предлагаемых показателей эффективности ИРДП проведена при движении поездов с интервалом равным 7,5 минут.

Результаты оценки предлагаемых глобальных показателей эффективности ИРДП (г™6, г™'6) и нормативного и предлагаемого

(-См) межпоездных интервалов при традиционном и предложенном способах ИРДП приведены в табл. 1.

Таблица 1. Сравнение результатов оценки эффективности традиционного и

г™= г™6, мин г™:, мин /„"", мин С, мин

при традиционном способе ИРДП 2,5 4,0 6,75 7,75

при предлагаемом способе ИРДП 3,1 4,5 5,5 6,5

Как видно из табл. 1, значение глобальной задержки, вызывающей торможение (г™6) при предлагаемом способе ИРДП выше, чем при традиционном способе. Так при длительности задержки в движении поезда менее 3,1 минуты при предлагаемом способе ИРДП не будет подтормаживания у позади идущего поезда. А при традиционном способе длительность такой задержки должна быть не более 2,5 минут.

При предлагаемом способе ИРДП, можно реализовать движение с интервалом 5,5 минут (нормативный межпоездной интервал), при котором будет выполняться пространственное разграничение между поездами не менее нормативного. При традиционном способе ИРДП нормативный межпоездной интервал на 1,25 минуты больше и равен 6,75 минутам.

Таким образом, использование предложенного способа ИРДП является более эффективным и, в том числе, позволяет реализовать движение с меньшим интервалом, чем при традиционном способе.

При рассмотрении реальных графиков движения поездов выявлено, что в ряде случаев на участках с интенсивным движением закладывается увеличенное время хода по перегону по сравнению со временем хода расчетного поезда, на основании движения которого проводилась разбивка перегона на блок-участки. Причина увеличения перегонного времени на участках железных дорог с интенсивным движением состоит в следующем: на этих участках имеется значительное количество внеплановых подтормаживаний поездов, поэтому компенсация потраченного времени на такое подтормаживание и дальнейший нагон производится за счет увеличения времени хода по перегону, которое учитывается в графике движения.

Для проведения исследования влияния времени хода поездов по перегону на эффективность ИРДП выполнен расчет семейства кривых движения поездов, по которым проведена оценка этой эффективности. Время хода по перегону (Тпер) при кривой движения расчетного поезда, полученной при расстановке светофоров автоблокировки, составляет 14 минут (табл. 2).

Оценка предложенных показателей эффективности ИРДП и нормативного (/„"") и предлагаемого (,,) межпоездных интервалов проведена для указанных кривых движения расчетного поезда при традиционном и предлагаемом способах ИРДП (табл. 2). При увеличении перегонного времени движения поездов, значения показателей эффективности ИРДП ухудшаются. Так при увеличении времени движения поездов на рассматриваемом перегоне на 8,6% (с 14 мин до 15,2 мин) глобальная задержка, вызывающая служебное торможение при обоих

способах ИРДП уменьшилась примерно на 1,5 мин.

Таблица 2. Влияние времени хода поезда по перегону на эффективность традиционного и предлагаемого способов ИРДП при движении поездов с интервалом 7,5 мин._________"

т 1 пер» мин '7 глоб Ас >мин тип ,мин •С.> мин

при традиционном способе ИРДП при традиционном способе ИРДП при традиционном способе ИРДП при предлагаемом способе ИРДП при традиционном способе ИРДП при предлагаемом способе ИРДП

140 2,5 6,75 7,75 6,5

14.1 1,4 6,8 6,8 6,0 7,8 7,0

145 1,5 7,1 7,1 6,2 8,1 7,2

14.8 1.2 7,4 7,4 6,5 8,4 7,5

15,2 0,8 7,8 7,8 6,9 8,8 7,9

Таким образом, увеличенное время хода по перегону по сравнению со временем хода расчетного поезда, по которому проводилась разбивка перегона на блок-участки, приводит к уменьшению минимального значения задержки, при которой возникает подтормаживание у позади идущих поездов (уменьшается значение г™06). То есть при таком движении поездов увеличиваются эксплуатационные затраты, которые связаны с увеличением внеплановых подтормаживаний.

При составлении графика и режимных карт движения поездов, предлагается учитывать кривые движения расчетных поездов, полученные при проведении расстановки светофоров автоблокировки, и результаты исследования влияния на эффективность ИРДП времени хода поезда по перегону.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе получены следующие основные результаты.

1. Введены показатели эффективности ИРДП, учитывающие наличие задержек в движении и позволяющие проводить сравнение эффективности способов, процессов и технологий ИРДП. Разработаны методы оценки предложенных показателей.

2. Разработан способ ИРДП, позволяющий повысить эффективность и, в том числе, реализовать движение с меньшим интервалом, чем при традиционном способе.

3. Разработаны методы расстановки светофоров автоблокировки: улучшенный нормативный и реализующий предлагаемый способ ИРДП.

21

Результаты проведенной в работе сравнительной оценки эффективности показали, что при разработанном способе ИРДП значения предложенных показателей эффективности и нормативного межпоездного интервала лучше, чем при традиционном способе ИРДП.

4. При составлении режимных карт и графика движения поездов необходимо учитывать результаты исследования влияния времени движения поездов по перегону на эффективность ИРДП, которые показали, что увеличенное время хода по перегону по сравнению со временем хода расчетного поезда, полученным при расстановке светофоров автоблокировки, приводит к увеличению эксплуатационных затрат, связанных с увеличением количества внеплановых подтормаживаний.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК России:

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

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

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

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

Публикации в других изданиях:

5. Сёмочкин, Е. В. Автоматизация расчета времени первого рода опережения в появлении зеленого огня на путевом светофоре / В. И. Линьков, Е. В. Сёмочкин // Безопасность движения поездов: Труды XI научно-практической конференции - М.:МИИТ, 2010. - с. XIV-40.

6. Сёмочкин, Е. В. Автоматизация оценки эффективности интервального регулирования движения поездов / В. И. Линьков, Е. В. Сёмочкин // Международная научно-практическая Интернет-конференция «Scientific researches and their practical application. Modern State and ways of development 2010». - Украина, Одесса: УКРНИИМФ-ОНМУ-УкрГАЖД, 2010 - Режим доступа: http://sworld.com.ua/index.php/ru/component/content/article/20-railway-transportations/945-in-linkov-and-semochkin-eb

7 Сёмочюш, Е. В. Зависимость нормативного минимального интервала движения от профиля / В. И. Линьков, Е. В. Сёмочкин // Совершенствование систем железнодорожной автоматики, телемеханики и связи: Сб. науч. трудов кафедры «Железнодорожная автоматика, телемеханика и связь» МИИТ/ Под общ. ред. д-ра техн. наук, проф. A.B. Горелика. - М.: МИИТ, 2011. - с. 52-55.

8. Сёмочкин, Е. В. Интервальное регулирование движения поездов с использованием радиоканала / М. Н. Секундов, Е. В. Сёмочкин, К. Р. Спиридонов // В кн. Труды научно-практической конференции Неделя науки - 2012 «Наука МИИТа - транспорту» - М.: МИИТ, 2012. - с. III-4 - III-6.

9. Сёмочкин, Е. В. Концептуальная модель средств торможения при интервальном регулировании движения поездов / Е. В. Сёмочкин, М Н Секундов, К. Р. Спиридонов // В кн. Труды научно-практическои конференции Неделя науки - 2012 «Наука МИИТа - транспорту» - М.: МИИТ,

2012.-с. III-6-III-7.

10. Сёмочкин, Е. В. Современные цифровые стандарты радиосвязи для аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики / К. Р. Спиридонов, Е. В. Сёмочкин, М. Н. Секундов // В кн. Труды научно-практической конференции Неделя науки - 2012 «Наука МИИТа - транспорту» -М.: МИИТ, 2012. - с. III-13—III-14.

11. Сёмочкин, Е. В. Способы улучшения времени первого рода опережения в появлении зеленого огня на путевом светофоре при проектировании трехзначной автоблокировки / В. И. Линьков, Е. В. Сёмочкин // Современные проблемы совершенствования работы железнодорожного транспорта: межвузовский сборник научных трудов; под ред. д.т.н. проф. В.А. Бугреева. - М.: Московский государственный университет путей сообщения МИИТ, 2012. - с. 3739.

12. Сёмочкин, Е. В. Учет задержек в движении поездов при оценке эффективности / В. И. Линьков, Е. В. Сёмочкин // Безопасность движения поездов: Труды XIII научно-практической конференции - М.:МИИТ, 2012 г. - с. VIII-19.

13. Сёмочкин, Е. В. При проследовании каких светофоров будет нарушено заданное разграничение поездов: расчетный способ определения / В. И. Линьков, Е. В. Сёмочкин, Э. 3. Загидуллин // Современные проблемы совершенствования работы железнодорожного транспорта: межвузовский сборник научных трудов; под ред. д.т.н., проф. В.А. Бугреева. - М.: Московский государственный университет путей сообщения МИИТ, 2013.

с. 20-23.

14. Сёмочкин, Е. В. Метод расчета времени второго рода опережения в появлении желтого огня на путевом светофоре / В. И. Линьков, Е. В. Сёмочкин, Э. 3. Загидуллин // Современные проблемы совершенствования работы железнодорожного транспорта: межвузовский сборник научных трудов; под ред. д.т.н., проф. В.А. Бугреева. - М.: Московский государственный университет путей сообщения МИИТ, 2013. - с. 23-26.

Сёмочкин Евгений Вячеславович

ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНТЕРВАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ

05.22.08 - Управление процессами перевозок

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано к печати ¡2.0<Х, .£С!?> ■ Формат 60x90 1/16

Заказ № Объем 1,5 п.л. Тираж 100 экз.

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