Контрольные вопроcы к главе 3.2

1. От каких факторов зависит максимальная масса поезда?

2. На какие виды подразделяется скорость движения поездов?

3. Из каких элементов состоит период существования грузового поезда?

4. Какие виды затрат, зависящие от величины состава, возникают в период существования поезда?

5. Как определить величину "потерянного" дохода на 1 ваг-ч и что она обозначает?

6. Как может изменяться оптимальная величина состава грузового поезда в зависимости от величины доходной ставки на 10 ткм?

7. Разновидности норм массы и длины поездов.

8. Как устанавливается масса и длина поездов для отправительских маршрутов, а также для вывозных, передаточных и участковых поездов?

9. Каков порядок изменения массы и длины поездов в пунктах перелома их норм?

 

Глава 3.3. ПРОПУСКНАЯ И ПРОВОЗНАЯ СПОСОБНОСТЬ

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ЛИНИЙ

Основные понятия

Максимальные размеры перевозок, которые могут быть осуществлены на железнодорожной линии (перевозочная мощность), определяются ее пропускной и провозной способностью. Пропускной способностью называется наибольшее число поездов или пар поездов учтановленой нормы массы, которое может пропустить железнодорожная линия в единицу времени (обычно сутки) при имеющейся технической оснащенности и принятой организации движения поездов. Выражается пропускная способность в парах поездов для однопутных линий и числом поездов отдельно для каждого направления двухпутных и однопутно-двухпутных линий, а также однопутных линий при непарном графике.

При расчете пропускной способности принимают во внимание: число главных путей на перегонах; мощность верхнего строения пути; систему средств сигнализации и связи, применяемых при движении поездов; тип тяги и серию локомотивов; число приемо-отправочных путей, их длину; способ управления стрелками и сигналами на станциях; мощность устройств электроснабжения, количество и мощность экипировочных и ремонтных деповских устройств, тип графика движения.

Различают наличную и потребную пропускную способность. Наличной называют пропускную способность, которая может быть обеспечена при существующей технической вооруженности линии. Потребная – это число поездов (пар поездов) различных категорий, которое должно быть пропущено по участку за сутки, приведенное к грузовым поездам посредством коэффициента съема Е. При работе закладывается некоторый резерв. Величина резерва должна обеспечить запас перевозочной мощности линии для освоения возрастающего в ближайшей перспективе объема перевозок с учетом его колебаний из-за неравномерности движения.

Пропускная способность железнодорожного участка и линии определяется пропускной способностью основных элементов: перегонов, станций, устройств электроснабжения, локомотивного хозяйства. Результативную пропускную способность определяет элемент с наименьшей пропускной способностью. Например, если на двухпутном участке пропускная способность перегонов - 82 пары поездов в сутки, станций - 85, устройств электроснабжения - 80, локомотивного хозяйства - 78, то результативная пропускная способность – 78 пар поездов/сут. Железнодорожная линия – это сложный комплекс технических устройств, которые тесно связаны между собой и только во взаимодействии обеспечивают необходимую перевозочную мощность. Диспропорции пропускной способности отдельных элементов железнодорожного хозяйства допускать нельзя, так как избытки в развитии отдельных элементов сверх потребного не будут реализованы. Анализ расчетов позволяет установить, в каких размерах и в какой последовательности необходимо увеличивать результативную пропускную способность. В приведенном примере надо начинать с увеличения пропускной способности локомотивного хозяйства.

Поскольку каждый перегон имеет свою пропускную способность, то пропускную способность железнодорожного участка определяет пропускная способность его ограничивающего перегона, то есть перегона с максимальным периодом графика.

Период графика – это время занятия перегона характерной для данного типа графика периодически повторяющейся группой поездов.

Пропускную способность рассчитывают аналитически, а в сложных случаях проверяют графически – построением максимальных графиков. При использовании аналитического метода суточная наличная пропускная способность участка определяется с учетом выделения технологических окон и коэффициента надежности работы технических устройств :

= ,

где 1440 – число минут в сутках;

– период графика на ограничивающем перегоне; мин;

– число пар поездов (или поездов) в периоде графика.

Под технологическим окном понимается свободный от пропуска поездов промежуток времени, предоставляемый в графике движения для выполнения работ по текущему содержанию и ремонту пути, контактной сети, устройств СЖАТ. Продолжительность технологического окна зависит от типа применяемых машин и механизмов, а также от принятой технологии производства работ. В настоящее время в расчетах наличной пропускной способности значение принимается одинаковым на двухпутных линиях и линиях с двухпутными вставками – 120 мин; на однопутных участках - 60 мин.

Коэффициент надежности учитывает долю суточного бюджета времени, которая используется для пропуска поездов при вероятной величине отказов в работе вагонов, локомотивов, пути, устройств СЖАТ и связи, контактной сети и др. При существующей конструкции технических устройств значения в расчетах наличной пропускной способности электрифицированных двухпутных участков принимаются равными 0,91–0,94, для однопутных – 0,9-0,93; для участков с тепловозной тягой меньше на 0,01. Меньшие значения принимаются для двухпутных линий с небольшими размерами движения пассажирских поездов, для однопутных – с меньшими значениями периода графика .

Провозной способностью (наличной) называется наибольшее количество груза в тоннах, которое может быть перевезено по данной линии в единицу времени в зависимости от наличия переменных средств (подвижного состава, топлива и т.д.). Обычно провозная способность линии измеряется в тысячах тонн в год:

, млн.т/год,

где N_гр – количество грузовых поездов, которое может быть пропущено по линии за сутки;

Q_бр – средняя масса брутто грузового поезда,т;

У – отношение массы поезда нетто к массе брутто;

К_н – коэффициент месячной неравномерности перевозок;

Г_ус, Г_сб – количество тонн груза, перевозимого в ускоренных и сборных поездах.

Потребная провозная способность линии определяется исходя из планируемой густоты перевозок:

Г_п = , млн т/км,

где ∑ Pl_год – объем перевозок на год, т/км.

L_л – длина линии, км.

При увеличении массы и длины поездов провозная способность возрастает при той же пропускной способности.

3.3.2. Расчетпропускной способности по перегонам и участкам

При параллельном графике

Рис.3.3.1

При построении параллельного графика движения на однопутной линии поезда прокладывают на каждом перегоне одинаковыми повторяющимися группами. При парном непакетном графике каждая такая группа состоит из одного нечетного и одного четного поезда. В период графика входят перегонное время хода нечетного и четного поездов с затратами времени на разгоны и замедления и продолжительность станционных интервалов , соответствующих схеме пропуска поездов по перегону. Так, на рис. 3.3.1период графика состоит из времени хода нечетного поезда с замедлением на станции б, интервала неодновременного прибытия на этой же станции, времени хода четного поезда с замедлением на станции а и интервала неодновременного прибытия тоже на станции а:

= + + + + + .

Зная продолжительность периода графика, можно определить наличную пропускную способность для парного непакетного графика ( = 1) в парах поездов за сутки

= .

Из этой формулы следует, что наличная пропускная способность зависит от периода графика: чем меньше период, тем больше поездов может быть пропущено по перегону. Вследствие того, что перегонные времена на разных перегонах неодинаковы и станционные интервалы для разных станций отличаются друг от друга, периоды графика на разных перегонах различны.

Пропускная способность однопутного участка определяется перегоном, по которому может быть пропущено наименьшее число поездов, то есть ограничивающим перегоном (с наибольшим периодом графика). Так как в периоде графика наибольшую долю занимают перегонные времена хода, то ограничивающими чаще всего бывают перегоны, которые имеют наибольшие перегонные времена хода на пару поездов. Их называют максимальными.

Рис.3.3.2

Продолжительность периода графика зависит также от схемы, по которой поезда следуют по перегону и ограничивающим его станциям. При парном непакетном графике возможны четыре схемы (рис. 3.3.2): 1-я – поезда вступают на перегон с ходу; 2-я – поезда выходят с перегона с ходу; 3-я – нечетные поезда проходят обе станции, ограничивающие перегон, с ходу; 4-я – четные поезда проходят эти станции с ходу. Для отдельно взятого перегона наивыгоднейшую схему прокладки установить просто, подсчитав для этого периоды графика и выбрав наименьший. Но для участка этого недостаточно, потому что схема прокладки, выбранная для одного перегона, может быть неприменима на соседних. Необходимо проверить пропускную способность на перегонах, близких к ограничивающему, если они с ним смежные.

Таким образом, пропускную способность однопутного участка по перегонам для принятого типа графика рассчитывают в определенной последовательности: устанавливают максимальный перегон и, выбрав наивыгоднейшую схему прокладки поездов по нему, определяют его пропускную способность.

Продолжив выбранную схему на максимальном перегоне, строят максимальный график по остальным перегонам участка, чередуя безостановочное и с остановками проследование поездов через станции. По полученной схеме графика на участке для каждого перегона определяют период графика и его наличную пропускную способность, а затем выбирают ограничивающий перегон.

Рис.3.3.3

Например, определение периодов графика и наличной пропускной способности по всем перегонам участка А-Б (рис. 3.3.3) показало, что ограничивающим является перегон "в–г" с наличной пропускной способностью 27 пар поездов.

пар поездов.

Этот перегон определяет пропускную способность данного участка в целом.

Применение специальных типов графика (непарных, пакетных) позволяет сократить период графика, приходящийся на одну пару поездов (или на поезд данного направления) и тем самым увеличить наличную пропускную способность.

Применение непарного графика позволяет увеличить пропускную способность в направлении с большим числом поездов, которое называется грузовым (прямым) за счет сокращения числа поездов обратного направления . Непарность графика характеризуется заданным коэффициентом непарности (отношение числа поездов обратного направления к числу поездов грузового направления):

Рис.3.3.4

= / .

При непарном графике (рис. 3.3.4)наличная пропускная способность определяется по каждому направлению. Время занятия перегона в течении суток складывается из повторяющихся промежутков времени - периодов парного непакетного графика (); интервалов между попутными поездами грузового направления ( + ).

Число равно , а число интервалов + равно разности и .Поэтому + ( – )( + ) = (1440 – ) .

Поскольку = , получаем

+ (1 – )( + ) = (1440 – ) .

Следовательно, = .

Рис.3.3.6

Рис.3.3.5

Применение пакетного графика увеличивает пропускную способность, но одновременно может привести к снижению участковой скорости. Кроме того, требуются дополнительные пути на промежуточных станциях для обгона и скрещения поездов. Так, при скрещении пакетов из двух поездов требуется 3 пути (рис. 3.3.5),а при обгоне и скрещении – 5 путей (рис. 3.3.6).

Рис.3.3.7

На рис. 3.3.7показан период пакетного графика () при числе поездов в пакете к = 2.

В общем случае = + I (к – 1), где I – интервал между поездами в пакете, мин.

Суточный бюджет времени или время занятия перегона за сутки составит

,

где – число пар пакетов.

Число пар поездов = к.

Таким образом получаем

[ + I (к – 1)] .

Следовательно, пропускная способность в парах поездов

= .

Рис.3.3.8

Наиболее распространенным является парный частично пакетный график (рис. 3.3.8).

Удельный вес поездов, следующих в пакетах, по отношению к общим размерам движения характеризуется коэффициентом пакетности , который равен = .

Если число периодов парного непакетного графика обозначить через , то

+ (к – 1) .

Общее число пар поездов равно

= + (к – 1) .

Отсюда = – (к – 1) , а число пар пакетов составляет

= .

Тогда основное уравнение по определению общего суточного времени занятия перегона примет вид

= .

Решив это уравнение в отношении N, получим пропускную способность при парном частично-пакетном графике

.

Рис.3.3.9

На однопутных направлениях, оборудованных автоблокировкой, имеющих длинные перегоны и недостаточное число приемоотправочных путей на промежуточных станциях при небольших размерах пассажирского движения, эффективным является внедрение полосного графика движения грузовых поездов (рис. 3.3.9). При полосном графике движение осуществляется пакетами по 4–5 поездов, которые следуют по всему участку без остановки, образуя полосы. Поезда, объединенные в полосы противоположных направлений, имеют скрещения между собой на участковых станциях. Повышение участковой скорости при полосном графике достигается за счет безостановочного проследования поездов, объединенных в пакеты (к >3), между участковыми станциями. Для внедрения полосного графика участковые станции должны иметь достаточное число приемоотправочных путей и бригад осмотрщиков вагонов. При их недостатке часть грузовых поездов, объединенных в пакеты, может следовать лишь до определенных промежуточных станций по "елочному" принципу.

Наличная пропускная способность при полосном графике

,

где – расчетное число перегонов на участке.

Рис.3.3.10

На двухпутных перегонах пропускную способность определяют отдельно для каждого главного пути. На двухпутных линиях, оборудованных полуавтоматической блокировкой, наличную пропускную способность определяет интервал в пачке между поездами: ; (рис. 3.3.10):

; ,

где , – чистое время хода соответственно нечетного и четного поездов, мин.

Рис.3.3.11

На двухпутных участках, оборудованных автоматической блокировкой, период графика равен интервалу между поездами в пакете . В этом случае (рис. 3.3.11) наличная пропускная способность

.