Одуденко Татьяна Андреевна. Технология пропуска поездов при перерывах в движении на железнодорожных участках Дальневосточного региона : Одуденко Тетяна Андріївна. Технологія пропуску поїздів при перервах в русі на залізничних ділянках Далекосхідного регіону Odudenko Tatiana Andreevna. The technology of passing trains during breaks in traffic on the railway sections of the Far Eastern region

Краткое описание

Одуденко Татьяна Андреевна. Технология пропуска поездов при перерывах в движении на железнодорожных участках Дальневосточного региона: диссертация ... кандидата технических наук: 05.22.08 / Одуденко Татьяна Андреевна;[Место защиты: Московский государственный университет путей сообщения].- Москва, 2014.- 161 с.

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Дальневосточный государственный университет путей сообщения»
ДВГУПС
На правах рукописи
Одуденко Татьяна Андреевна
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОПУСКА ПОЕЗДОВ ПРИ ПЕРЕРЫВАХ В ДВИЖЕНИИ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ УЧАСТКАХ ДАЛЬНЕВОСТОЧНОГО РЕГИОНА
05.22.08 - «Управление процессами перевозок»
Диссертация
на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Каликина Татьяна Николаевна
Хабаровск - 2014
СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ
стр.
ВВЕДЕНИЕ 4
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
ИССЛЕДОВАНИЯ 11
1.1 Состояние и актуальность исследования вопроса организации
пропуска поездов при перерывах в движении 11
1.2 Анализ научных исследований вопроса организации пропуска
поездов при временных перерывах в движении 21
1.3 Анализ практического опыта при организации пропуска поездов во
время и после перерывов в движении 28
1.4 Постановка задач исследования 38
1.5 Выводы по первой главе 42
2 КЛАССИФИКАЦИЯ ПЕРЕРЫВОВ В ДВИЖЕНИИ.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ВРЕМЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОСЛЕ ПЕРЕРЫВА 44
2.1 Классификация перерывов в движении 44
2.2 Выбор факторов, влияющих на время восстановления
движения 52
2.3 Определение факторов, влияющих на время восстановления
движения на однопутных линиях 57
2.4 Определение влияния факторов на время восстановления движения
на двухпутных линиях 65
2.5 Выводы по второй главе 77
3 ВЫБОР ТЕХНОЛОГИИ ПРОПУСКА ПОЕЗДОВ ДЛЯ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОГО ВАРИАНТА ОРГАНИЗАЦИИ ДВИЖЕНИЯ ВО ВРЕМЯ И ПОСЛЕ ПЕРЕРЫВА В ДВИЖЕНИИ И ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ 79
3.1 Определение возможных вариантов организации движения 79
3.2 Выбор способов пропуска поездов на двухпутных линиях 83
3.3 Выбор способов пропуска поездов на однопутных линиях 101
3.4 Определение поездо-часов задержки поездов 105
3.5 Экономическая оценка эффективности выбранной технологии
пропуска поездов 107
3.6 Выводы по третьей главе 112
4 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА И ПРОВЕРКА ТЕХНОЛОГИИ
ВЫБОРА СПОСОБА ПРОПУСКА ПОЕЗДОВ ВО ВРЕМЯ И ПОСЛЕ ПЕРЕРЫВОВ В ДВИЖЕНИИ 116
4.1 Разработка алгоритма технологии пропуска поездов при
перерывах в движении 116
4.2 Пример выбора технологии организации движения при заданных
параметрах 121
4.3 Основные выводы по диссертации 129
Библиографический список использованной литературы 134
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Листинг программы 146
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Скриншоты вариантных графиков движения
поездов на участках Дальневосточного региона 152
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Акт о применении результатов
диссертационного исследования 161
ВВЕДЕНИЕ
Согласно «Стратегии развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года» повышение уровня безопасности функционирования железных дорог является государственным приоритетом развития и
модернизации отрасли, научных исследований и текущей эксплуатационной работы. Объем перевозок на сети дорог постоянно увеличивается, а
инфраструктура требует значительной реконструкции [76].
Для улучшения состояния железнодорожного полотна, в целях повышения уровня безопасности движения поездов, и увеличения скоростей их движения, ОАО «РЖД» разработало обширную программу [53] по усилению верхнего строения железнодорожного пути и повышению качества его содержания. Программой предусмотрена полная замена верхнего строения пути на грузонапряженных направлениях, большие объемы капитального ремонта пути, смягчение профиля и т.п.
Увеличение размеров перевозок ведет к интенсивному использованию железнодорожных направлений в части пропуска поездов и вагонопотоков, повышая уровень их загрузки. Практика работы железных дорог показывает, что на процесс организации движения грузовых и пассажирских поездов большое влияние оказывает состояние технических устройств и подвижного состава. Возникающие в ходе их эксплуатации отказы приводят к снижению пропускной и провозной способности отдельных участков и целых направлений, а также вызывают большие потери, связанные с невозможностью нормального пропуска поездов и вагонопотоков [40].
Актуальность темы исследования. Особое положение железных дорог определяется их возможностью осуществлять круглогодичное регулярное движение, перевозить основную часть потоков массовых грузов и обеспечивать мобильность трудовых ресурсов. Такое значение железных дорог обусловлено также большими расстояниями перевозок, слабым развитием коммуникаций других видов транспорта в регионах Сибири и Дальнего Востока, удаленностью мест производства основных сырьевых ресурсов от пунктов их потребления и морских портов.
В связи с износом железнодорожного пути, сооружений и устройств их ремонт должен производиться при обеспечении безопасности движения и техники безопасности, как правило, без нарушения графика движения поездов. Ежегодно дороги несут большие потери, связанные с ограничениями скорости движения поездов и авариями, вызванными низким уровнем технического состояния пути и подвижного состава железных дорог. Уже в настоящее время более 14% железнодорожных участков сети железных дорог Дальнего востока функционируют с коэффициентом заполнения пропускной способности, превышающим 0,9. По прогнозам к концу 2015-16 г.г. количество таких участков возрастет до 35-40% . Особенностью выполнения ремонтных работ на железнодорожном транспорте является их производство в условиях
непрекращающегося движения грузовых и пассажирских поездов. Для обеспечения этих работ в графике движения предусматриваются перерывы разной продолжительности. В этих условиях возникают существенные проблемы, связанные с пропуском поездов. На однопутных и двухпутных линиях Дальневосточного региона нет возможности пропускать поезда «кружностью». Это вызывает рост эксплуатационных расходов, грузовые и пассажирские поезда пропускаются по участку производства ремонтных работ по одному главному пути, (т.е. участок функционирует как однопутная линия) или временно останавливаются на подходах к ремонтируемому перегону.
Однако, несмотря на наличие достижений в этой сфере, непрерывный процесс развития отрасли железнодорожного транспорта требует проведения дальнейших исследований. Поэтому вопросы обоснования и разработки рационального варианта организации движения в период возникновении перерыва в движении, являются в настоящее время очень актуальными.
Степень разработанности. Проблеме организации движения поездов большое внимание уделено в трудах следующих ученых: Дьякова Ю. В., Шарова В. А., Богачева А. И., Климова М. Ф., Некрашевича В. И., Яхимовича В. В., Толмачева В. Н., Парамоновой Н. В., и ряда других исследователей в области организации движения поездов.
На основании анализа научной литературы проблемы, связанные с разработкой рациональной технологии пропуска поездов по временно однопутному перегону за время и после предоставления «окна»; рациональной технологии пропуска поездов по однопутному перегону после предоставления «окна» остаются недостаточно изученными.
Объект исследования - однопутные и двухпутные железнодорожные участки, оборудованные автоматической блокировкой, при перерывах в движении поездов, вызванных предоставлением «окон» для ремонтных работ.
Предметом исследования является организация пропуска поездов во время и после перерыва в движении.
Целью работы является разработка комплексной технологии пропуска поездов на двухпутных и однопутных участках во время и после перерывов в движении в условиях проведения «окон» большой продолжительности в Дальневосточном регионе с учетом количества путей для пропуска поездов во время и после «окна», количества путей на станциях, размеров движения грузовых и пассажирских поездов на основе минимизации времени восстановления движения.
Указанная цель предопределила постановку следующих задач диссертационной работы:
1. Определение факторов, влияющих на задержки поездов и время восстановления движения.
2. Обоснование степени влияния этих факторов на задержки поездов и время восстановления движения.
3. Оценка влияния способа организации пропуска поездов, на время
восстановления движения.
4. Совершенствование комплексной технологии организации пропуска поездов на двухпутных и однопутных участках во время и после перерыва с минимальным временем восстановления движения.
Научная новизна результатов исследования, полученных автором диссертации, состоит в следующем:
- определены факторы, влияющие на время восстановления движения поездов, и проведена оценка степени их влияния на время восстановления движения поездов по нормативному графику;
- разработана комплексная технология, определения времени
восстановления движения поездов при организации движения на двухпутных и однопутных линиях при перерывах в движении;
- определены рациональные варианты пропуска поездов с учетом разработанной технологии;
- разработан алгоритм и автоматизированная программа, которые позволяют получать достоверные результаты расчетов, в комплексном решении при выборе рациональной технологии пропуска поездов при перерывах в движении.
Теоретическая значимость исследования заключается в уточнении и дополнении существующей технологии пропуска поездов во время и после перерывов в движении для Дальневосточного региона, а также в разработке алгоритма выбора технологии организации движения поездов на основании полученных аналитических зависимостей минимизации времени восстановления .
Практическая значимость диссертационного исследования определяется тем, что выводы и предложения, изложенные в работе, могут быть использованы при разработке мероприятий по совершенствованию технологии пропуска поездов на железнодорожных направлениях Дальневосточного региона при организации движения во время и после перерывов, а также в учебном процессе.
Методика исследования. В процессе диссертационного исследования теоретической и методологической основой выполненного исследования послужили работы российских и зарубежных учёных и специалистов в области организации движения поездов. Использовались аналитические зависимости для расчета времени восстановления движения поездов.
Область исследования соответствует направлению «Планирование, организация и управление транспортными потоками» по паспорту специальности 05.22.08 - «Управление процессами перевозок»: исследования закономерностей транспортных процессов и транспортных логистических систем, совершенствования существующих и разработки новых технологических решений в организации, управлении перевозочным процессом, в том числе движении поездов.
Положения, выносимые на защиту:
- перечень задач исследования и направление их решения;
- современные проблемы и не полностью исследованные направления теории организации пропуска поездов при перерывах в движении, позволяющие определить основные направления её развития и пути совершенствования;
- классификация факторов и степень их влияния на время восстановления движения при выбранном способе организации движения;
- анализ факторов, влияющих на способ организации движения при перерывах с учетом времени продолжительности производства работ, технической оснащенности железнодорожного участка и размеров движения;
- результаты теоретических исследований, методические и практические рекомендации для организации пропуска поездов в период предоставления плановых перерывов с минимальным временем восстановления движения.
Личный вклад заключается в определении аналитических зависимостей для расчета времени восстановления разработке методики и написания программ расчета для определения рационального способа пропуска поездов для железнодорожных участков Дальневосточного региона России.
Достоверность результатов проведенного исследования диссертационной работы основывается на использовании теоретических и методических работ в области организации движения поездов во время и после перерывов в движении, а также широкой апробации материалов и основных выводов проведённого соискателем исследования на участках Дальневосточного региона.
Апробация результатов исследования. Основные положения диссертации представлялись, обсуждались и получили положительную оценку на международных и всероссийских научно-практических конференциях, в частности:
- Десятом краевом конкурсе-конференции молодых ученых и аспирантов (технические науки) «Наука - Хабаровскому краю», Тихоокеанский государственный университет, Хабаровск 2008 год;
- Международной научно-практической конференции, Ростовский
государственный университет путей сообщения, г. Ростов-на-Дону, 2009 год;
- ІІІ Міжнародної науково-практичної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених 13-15 вересня 2012 року Донецьк - Красний Лиман;
- Первая научно-практическая конференция « Интеллектуальные системы управления на железнодорожном транспорте - ИСУЖТ - 2012, ОАО НИИАС, 15 -16 ноября 2012 г., г. Москва;
- Первая международная интернет конференция молодых ученых и студентов « Проблемы развития транспортных систем в Евразийском регионе» Видавництво Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля, Украина, 20-21 мая 2013 г.
- Результаты исследования были использованы при подготовке отчёта по теме «Комплексные исследования и получение научно обоснованных
рекомендаций по увеличению транзитного потенциала и развития импортно-экспортного потенциала железнодорожной инфраструктуры за счет увеличения пропускных возможностей Байкало-Амурской
магистрали» ДВГУПС, №ГР 01201277232 от 29.10.2012 г.
- Результаты исследования обсуждались на заседаниях кафедр
«Организация перевозок и безопасность на транспорте» ДВГУПС в 2011¬14 гг. и «Управление эксплуатационной работой и безопасностью на транспорте» МГУПС (МИИТ), 2013-2014 гг.
Публикации. По результатам выполненных в диссертации исследований опубликовано 16 печатных работ, общим объёмом 5,4 п.л. (в т.ч. 4,3 печатных листа - авторских), в том числе 2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК при Министерстве образования и науки Российской Федерации и 3 статьи в международных изданиях.

Список литературы

4.3 Основные выводы диссертации
Основные научные и практические результаты проведённого исследования, полученные в соответствии с поставленными в диссертации целью и задачами, а также выводы и предложения автора заключаются в следующем.
1. В настоящее время более 14% железнодорожных участков сети
железных дорог Дальнего Востока функционируют в условиях коэффициента заполнения пропускной способности, превышающем 0,9. По прогнозам к 2015-16 г.г. количество таких участков возрастет до 35-40%. Ограничение пропускной способности большинства участков вызваны наличием перегонов, где нарушены межремонтные сроки, имеются дефекты земляного полотна,
верхнего строения пути и искусственных сооружений, а это требует все большего числа «окон». В этих условиях возникла
необходимость совершенствовать технологию организации пропуска поездов во время и после перерывов в движении, чтобы сократить время восстановления движения.
2. Анализ научной литературы позволил определить, что проблемы, связанные с разработкой рациональной технологии пропуска поездов по временно однопутному перегону за время и после предоставления «окна», остаются недостаточно изученными.
3. При продолжительности перерыва в движении от 4 до 6 часов на однопутных линиях можно пропустить не более 16 пар поездов, а при перерыве от 6 до 12 ч. 11-14 пар поездов.
4. Оценка влияния пассажирского движения на время восстановления движения при плановых перерывах показала, что на однопутных участках Дальневосточного региона размеры движения пассажирских поездов позволяют предоставлять плановые перерывы в движении до 12 часов с учетом расписания движения пассажирских поездов так, чтобы время их проследования по ремонтируемому перегону не совпадало со временем продолжительности проведения «окна».
5. Полученные результаты оценки времени перерыва в движении на время восстановления для двухпутных участков, при существующем коэффициенте заполнения пропускной способности, с учетом размеров движения поездов, количества путей на станциях, удаленности ремонтируемого перегона от технической станции показали, что при перерыве в движении белее 6 часов время восстановления увеличивается на 30% и более от минимального.
6. Оценка влияние пассажирского движения на время восстановления движения грузовых поездов при плановых перерывах от 6 до 24 ч показала, что на двухпутных участках размеры движения пассажирских поездов позволяют проводить плановые перерывы в движении до 24 ч с учетом расписания пассажирских поездов.
7. При предоставлении на двухпутной линии перерыва в движении продолжительностью свыше 12 ч и доли транзитного вагонопотока 70-75% необходимо пропускать транзитные поезда без задержек по промежуточным станциям участка, что снизит на 10 % время восстановления движения на участке.
8. Для двухпутных участков участков, где поезда пропускаются по временно однопутному перегону в течение времени перерыва, получены следующие результаты:
• при перерыве в движении от 4 до 8 часов, размерах движения грузовых поездов меньше наличной пропускной способности участка, размерах движения пассажирских поездов менее 10 пар поездов в сутки, при числе путей на станциях участка 3-4 - можно применять непакетный способ пропуска поездов при длине закрываемого перегона 30-50% от длины максимального или частично-пакетный график при длине закрываемого перегона 50% и более от длины максимального;
• при перерыве в движении от 8 до 12 часов, размерах движения грузовых поездов меньше наличной пропускной способности участка, размерах движения пассажирских поездов менее 10 пар поездов в сутки и числа путей на станциях участка 4-6 - можно применять частично-пакетный график при длине закрываемого перегона 30-50% от длины максимального. При длине закрываемого перегона 50% и более от длины максимального пакетный способ пропуска поездов (при числе поездов в пакете 2) или пропуск соединенных поездов;
• при перерыве в движении от 12 до 18 часов, размерах движения грузовых поездов меньше наличной пропускной способности участка, размерах движения пассажирских поездов менее 10 пар поездов в сутки, числе путей на станциях участка 3-6 и закрываемый перегон на 10-25% от общей длины участка приближен к технической станции целесообразно применять пакетный способ пропуска поездов;
• предоставление перерыва в движении от 18 до 24 часов, целесообразно при коэффициенте заполнения пропускной способности менее 0,7, числе путей на станциях участка 3-6 и закрываемый перегон на 10-25% от общей длины участка приближен к технической станции. В этом случае выгодно применять пропуск соединенных поездов.
9. На однопутных участках, где в период перерыва движение поездов
по перегону полностью остановлено и при условиях:
• когда время перерыва менее 4 часов, при коэффициенте
заполнения пропускной способности менее 0,8, способ
пропуска поездов после «окна» - частично-пакетный.
• когда время перерыва от 4 до 8 часов, при коэффициенте
заполнения пропускной способности менее 0,7, способ
пропуска поездов после «окна» - частично-пакетный; при
коэффициенте заполнения пропускной способности менее 0,8, способ пропуска поездов после перерыва - пакетный; при коэффициенте заполнения пропускной способности менее 0,9, пропуск поездов после перерыва с применением способа пропуска поездов соединенными.
• когда время перерыва от 8 до 12 часов, при коэффициенте
заполнения пропускной способности менее 0,6, способ
пропуска поездов после «окна» - частично-пакетный; при коэффициенте заполнения пропускной способности менее 0,7, способ пропуска поездов после перерыва - пакетный; при коэффициенте заполнения пропускной способности менее 0,8, пропуск поездов после перерыва с применением способа пропуска поездов соединенными; при коэффициенте
заполнения пропускной способности менее 0,9 перерыв в движении более 10 часов предоставляться не может.
10. Применение пакетного пропуска поездов позволяет уменьшить расходы от поездо-часов задержек при продолжительности «окон» более 360 мин по сравнению с односторонним пропуском поездов на 10-40%. С повышением заполнения пропускной способности эффект от применения двухстороннего пакетного движения увеличивается.
11. Результаты апробации предлагаемой методики на практике и сравнение с реальными данными показали, что она может быть успешно использована для принятия более обоснованных решений о вариантах пропуска поездов в период перерыва и после него до восстановления нормального режима пропуска поездов при составлении вариантных графиков.