Управление эксплуатационной работой на железнодорожном транспорте: технология и управление движением на дорожном и сетевом уровнях


ВЫСШЕЕ ОБРАЗОВАНИЕ - БАКАЛАВРИАТ

серия основана в 1 996 г.



Д.Ю. ЛЕВИН



УПРАВЛЕНИЕ
ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ РАБОТОЙ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ

ТЕХНОЛОГИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЕМ НА ДОРОЖНОМ И СЕТЕВОМ УРОВНЯХ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ


            Рекомендовано в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 23.03.01 «Технология транспортных процессов» (квалификация (степень) «бакалавр»)



znanium.com

Москва ИНФРА-М 2021

УДК 656.2(075.8)
ББК 39.2я73
      Л36

      Автор:
         Левин Д.Ю., доктор технических наук, профессор кафедры «Управление эксплуатационной работой и безопасностью на транспорте» Московского государственного университета путей сообщения Императора Николая II

      Рецензенты:
         Сотников Е.А., доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта;
         Балалаев А.С., доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Железнодорожные станции и узлы» Дальневосточного государственного университета путей сообщения
      Левин Д.Ю.
Л36 Управление эксплуатационной работой на железнодорожном транспорте: технология и управление движением на дорожном и сетевом уровнях : учебное пособие / Д.Ю. Левин. — Москва : ИНФРА-М, 2021. — 248 с. + Доп. материалы [Электронный ресурс]. — (Высшее образование: Бакалавриат). — DOI 10.12737/22770.
         ISBN 978-5-16-012292-2 (print)
         ISBN 978-5-16-105320-1 (online)
         Изложены способы и меры усиления пропускной и провозной способности железных дорог, правила выбора норм веса и длины поездов, техническое нормирование и анализ эксплуатационной работы, порядок управления перевозочным процессом и работой локомотивов и вагонных парков, оперативное управление поездной и грузовой работой, диспетчерское руководство движением поездов.
         Соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования последнего поколения.
         Учебник предназначен для студентов вузов железнодорожного транспорта, специалистов ОАО «Российские железные дороги» и транспортных компаний, слушателей курсов повышения квалификации.

УДК 656.2(075.8)
ББК 39.2я73





                                       Материалы, отмеченные знаком

, доступны

в электронно-библиотечной системе Znanium.com



ISBN 978-5-16-012292-2 (print)
ISBN 978-5-16-105320-1 (online)

© Левин Д.Ю., 2017

            Введение



   Учебник предназначен для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки специалистов 23.03.01 «Технология транспортных процессов» (программы академического и прикладного бакалавриата, профиль подготовки «Организация перевозок и управление на железнодорожном транспорте»).
   В соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования последнего поколения дисциплина изучается по специальности 190701 «Организация перевозок и управление на транспорте (железнодорожный транспорт)». Целью подготовки студентов по дисциплине «Технология и управление движением на дорожном и сетевом уровнях» является формирование знаний, умений и представлений в области усиления пропускной и провозной способности железных дорог, выбора норм веса и длины поездов, управления эксплуатационной работой на железных дорогах России, технического нормирования эксплуатационной работой и управление работой локомотивов и вагонных парков.
   Дисциплина «Технология и управление движением на дорожном и сетевом уровнях» входит в федеральный компонент цикла специальных дисциплин и является обязательной.
   Компетенции, которые должны приобрести студенты в результате обучения по данной дисциплине:
• разработка технологии грузовой и коммерческой работы, планирование и организация грузовой, маневровой и поездной работы на дорожном и сетевом уровнях;
• оперативное планирование и управление эксплуатационной работой железнодорожных подразделений, разработка системы рациональной организации поездопотоков и вагонопотоков на полигонах сети железных дорог, разработка плана формирования поездов, поиск путей увеличения пропускной и провозной способности железнодорожных линий, разработка и анализ графиков движения поездов;
• эксплуатация автоматизированных систем управления поездной и маневровой работой, использование информационных систем мониторинга и учета выполнения технологических операций;
• выполнение обязанностей по оперативному управлению движением поездов на железнодорожных участках, в том числе и высокоскоростных, и направлениях, а также маневровой работой на станциях;

3

• проведение технико-экономического анализа, комплексное обоснование принимаемых решений, поиск путей оптимизации транспортных процессов, а также оценка их результатов;
• использование в работе основных методов и моделей управления инновационными процессами;
• расчет и анализ показателей качества пассажирских и грузовых перевозок;
• разработка математических моделей процессов и объектов на базе стандартных пакетов автоматизированного проектирования и исследований;
• применение математических и статистических методов при сборе и обработке научно-технической информации, подготовке обзоров, аннотаций, составлении рефератов, отчетов и библиографий по объектам исследования;
• готовность к участию в научных дискуссиях и процедурах защиты научных работ различного уровня, выступлений с докладами и сообщениями по тематике проводимых исследований.

Глава 1


            УВЕЛИЧЕНИЕ ПРОПУСКНОЙ И ПРОВОЗНОЙ СПОСОБНОСТИ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ


1.1. СПОСОБЫ И МЕРЫ УСИЛЕНИЯ ПРОПУСКНОЙ И ПРОВОЗНОЙ СПОСОБНОСТИ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
   Необходимость увеличения пропускной и провозной способности железных дорог возникает при достижении высокого уровня использования наличной пропускной способности или предстоящем увеличении потребной пропускной способности.
   Еще в 1856 г. Д.И. Журавский впервые предложил увеличить пропускную способность дороги путем устройства «телеграфиче-ских станций» посередине перегонов между станциями с тем, чтобы пропускать 32 поезда вместо 16, а увеличив скорость движения с 15 до 20 верст в час, — 43 поезда в сутки.
   В значительной степени определяют размеры движения поездов на участках устройства связи, сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ). В 1860 г. на магистрали Петербург — Москва в качестве системы сигнализации для регулирования движения поездов стали использовать оптические сигналы, применяя красные и зеленые диски.
   Впоследствии для регулирования движения поездов была введена ручная жезловая система: машинист имел право занять перегон при наличии жезла, а связь осуществлялась средствами сигнализации. В дальнейшем появилась независимая (1869 г.), а затем и полуавтоматическая блокировка.
   В 1878 г. дорога Петербург — Москва была оборудована блокировкой, при которой перегон делился на блок-участки, на границах которых устанавливался семафор. Семафор состоял из столба с поднимающимися и опускающимися крыльями или шарами. Крыло, поднятое под углом 135°, предупреждало о скором проходе поезда, под прямым углом — требовало остановки поезда, опущенное под углом 45° — требовало уменьшения скорости движения, опущенное крыло сообщало о свободности пути.
   После Октябрьской революции продолжилось строительство средств сигнализации и связи — полуавтоматической блокировки, электрожезловой системы, телеграфной и телефонной связи.
   В связи с увеличением размеров движения на дорогах при составлении первого пятилетнего плана (1928—1932 гг.) особое вни

5

мание уделялось реконструкции таких элементов, которые одновременно с развитием пропускной способности увеличивали безопасность движения поездов.
   Это были устройства автоматической блокировки и сопутствующие ей устройства автоматической локомотивной сигнализации и автостопов. Было установлено, что автоблокировка повышает пропускную способность двухпутных линий вдвое, что экономически очень выгодно. В последующие периоды автоблокировка стала ведущей системой регулирования движения поездов на отечественных железных дорогах.
   Рельсовые цепи в устройствах автоблокировки, по которым возможна передача на локомотив информации о показаниях сигналов, были успешно использованы еще в 1936 г. для создания автоматической локомотивной сигнализации непрерывного типа (АЛСН-ЦНИИ).
   Повышению использования пропускной способности участка при полном обеспечении безопасности движения поездов способствовала введенная в эксплуатацию в 1936 г. система диспетчерской централизации (ДЦ). Устройства ДЦ обеспечивали: управление из одного пункта стрелками и сигналами несколькими раздельными пунктами; контроль на аппаратуре управления положения и занятости стрелок, а также занятости перегонов, путей на станциях и прилегающих к ним блок-участках, повторение показаний входных, маршрутных и выходных светофоров.
   На смену традиционной релейной электрической централизации стрелок и сигналов (ЭЦ) повсеместно приходят микропроцессорные системы централизации. Переход на новую элементную базу обусловлен резко возросшими объемами работы и увеличением скорости обмена как управляющей, так и известительной информацией.
   Лучшему использованию пропускной способности участков может способствовать применение микропроцессорных систем с двойным и тройным резервированием.
   В табл. 1.1 представлены этапы развития средств связи по движению поездов и их влияние на пропускную способность участков.
   Способы усиления пропускной и провозной способности бывают:
• организационно-техническими, позволяющими увеличить пропускную способность за счет лучшего использования технических средств и технологии;
• реконструктивными, связанными с техническим переоснащением линии.

6

Таблица 1.1

Влияние средств связи по движению поездов на пропускную способность участков

   Регули-    Средства связи                 Показатель, опреде- 
   рование      по движению   Разграничение   ляющий пропускную  
  движения        поездов        поездов     способность участков
   поездов                                                       
Временем      Отсутствие      Интервал вре-  Время занятия по-   
                              мени между     ездом участка       
                              поездами                           
                              в расписании                       
              Телеграф        Время просле-  Затраты времени     
              «Только один    дования пере-  на проследование по              паровоз»        гона           ездом перегона и по              «Поездной про-                 лучение разрешения  
              водник»                        на его занятие      
              «Поездной жезл»                                    
              Телефон                                            
Простран-     Свободный       Заданное время Расчетное время проством         блок-участок                   следования поездом  
                                             перегона            
              Полуавтоматиче- Время просле-  Затраты времени     
              ская блокировка дования пере-  на проследование по              Жезловая        гона           ездом перегона и по              система                        лучение разрешения  
                                             на его занятие      
              «Живая блоки-   Время просле-  Затраты времени     
              ровка»          дования блок-  на проследование по                              участка        ездом блок-участка  
              Автоблокировка  Не менее трех  Межпоездной ин-     
                              блок-участков  тервал              
Простран-     Соединенные                    Межпоездной ин-     
ством между   поезда                         тервал и число со-  
блоками по-                                  ставов в блоке      
ездов                                                            
Мини-         Спутниковая     Тормозной      Изменяющийся в за-  
мальным (без- навигация       путь           висимости от про-   
опасным)                                     дольного профиля    
простран-                                    пути тормозной путь 
ством                                                            

7

   К организационно-техническим способам усиления пропускной и провозной способности относятся:
• применение наиболее эффективных графиков движения поездов;
• обращение соединенных поездов;
• применение подталкивания или двойной тяги на ограничивающем перегоне;
• сокращение станционных интервалов на раздельных пунктах, прилегающих к ограничивающему перегону;
• остановка сборных поездов только на опорных промежуточных станциях;
• ликвидация враждебных пересечений маршрутов в горловинах технических станций;
• повышение массы поездов.
   Увеличение пропускной способности достигается применением пакетных и частично-пакетных графиков.
   Организация обращения соединенных поездов сокращает наличную пропускную способность, но значительно увеличивает провозную способность (рис. 1.1). Так, при 10%-й доле поездов, соединенных из трех составов, пропускная способность со 122 снижается до 117 поездов/сут, но при этом в них перевозится 148 составов, т.е. меньшим числом поездов перевозится больше составов и грузов в них.


Рис. 1.1. Номограмма, используемая для определения провозной способности (в одиночных составах) в зависимости от доли соединенных поездов а:
1, 1’ — из двух; 2, 2’ — трех; 3, 3’ — пяти составов

8

   Ускорение хода поездов по ограничивающему перегону достигается в результате применения подталкивания или двойной тяги.
   Сократить межпоездные интервалы на участках, оборудованных автоматической блокировкой, можно с помощью перестановки и добавления проходных светофоров, перехода на схему движения с разграничением двумя блок-участками (под зеленый огонь на желтый), введения вместо трех четырехзначной блокировки, повышения скоростей движения.
   Наличная пропускная способность пакетного графика рассчитывается по формуле

Nпк = ²(¹⁴⁴⁰ - tтехн )O.
н     Тпер + I (k - 1) ,

где tтехн — время, предоставляемое в графике движения для выполнения работ по содержанию устройств инфраструктуры, мин; а н — коэффициент надежности инфраструктуры и подвижного состава (ан = 0,97); Тпер — период графика на ограничивающем перегоне, мин; I — расчетный межпоездной интервал; k — число поездов в пакете.
   Наличная пропускная способность пакетного графика с двумя поездами в пакете, если I = 10 мин и Тпер = 36 мин при tтехн = 60 мин и ан = 0,94, составит:

N пк н

2(1440 - 60)0,94

36+ 2•10

=46 пар поездов,

где 1440 — число минут в сутках.
   Если расчетный интервал между поездами уменьшить до 7 мин (на 30%), то пропускная способность повысится на 13%:

Nпк = 2(1440 - 60)0,94

36 + 2 • 7

= 52 пары поездов.

   Особенно эффективно сокращение межпоездных интервалов на двухпутных участках:

интервал в пакете, мин .......... 10
наличная пропускная способность, пар поездов/сут (числитель), и ее увеличение, % (знаменатель),


6

8

7

при tтехн = 120 мин и ан = 0,92....................121

262 +67

151
+24

173
+42

На однопутных участках с устойчивой непарностью движения и преобладанием числа поездов в грузовом направлении целесообразен непарный график (рис. 1.2).

9

Рис. 1.2. Зависимость размеров движения на однопутных участках n в от коэффициента непарности вн: пропускная способность:
n‘ — в нечетном направлении, n‘‘ — в четном направлении, nм — максимальная для парного графика, nм/2 — одного из направлений парного графика

   На однопутных участках, оборудованных автоблокировкой, эффективны частично пакетный и полностью пакетный графики. Наличная пропускная способность частично пакетного графика с двумя поездами в пакете (k = 2) при равенстве межпоездных интервалов по направлениям движения (I = I' = I), т.е. для наиболее частых на практике случаев, определяется по формуле
N чп = 2(1440 -1техн )ан
(2 ⁻ ап ⁾Тпер + ап²I
где ап — коэффициент пакетности.
   Для полностью пакетного графика ( ап =1) эта формула принимает вид
N пк = 2(1440 -1техн )ан
Тпер + 21   '

     Пример. По однопутному участку, оборудованному автоблокировкой, необходимо пропустить 35 пар поездов параллельного графика (Тпер = 46 мин, I = 8 мин, ан = 0,94, tтехн = 60 мин). В обычном непакетном 2(1440 - 60)0,94
   графике N = —-------—=----= 28 пар поездов, а пропускная способ
10