Определение задач усиления пропускной способности при введении ускоренных грузовых поездов

Сатторов Самандар Бахтиёрович

аспирант,

Петербургский государственный университет путей сообщения,

г. Санкт-Петербург, Россия

E-mail: sattorovsamandar100@gmail.com

Научный руководитель – Котенко Алексей Геннадьевич

д.т.н., доцент, зав. каф. «Управление эксплуатационной работой»

Петербургский государственный университет путей сообщения,

г. Санкт-Петербург, Россия

E-mail: kotenko@pgups.ru

Definition of the tasks of increasing the capacity for the introduction of accelerated freight trains

Sattorov Samandar Bakhtiyorovich

post-graduate student,

Petersburg State Transport University,

Saint-Petersburg, Russia

Scientific supervisor– Kotenko Alexei Gennadievich

doctor of technical sciences, associate professor,

head of Operation Management department

Petersburg State Transport University,

Saint-Petersburg, Russia

Сеть железных дорог - динамическая система, в которой из-за роста грузооборота и в связи совершенствованием перевозочных средств непрерывно изменяются степень соответствия потребной и наличной пропускных способностей. Для повышения конкурентоспособности железнодорожных перевозок исследуется введение ускоренных грузовых поездов. Задача данной статьи определить экономически рациональных мероприятий по внедрению ускоренных грузовых поездов в условиях растущих грузопотоков.

Ключевые слова: грузовладелец, пропускная способность, ускоренный грузовой поезд, грузопоток, скорость.

The railway network is a dynamic system in which due to the growth in freight turnover and in connection with the improvement of conveyances, the degree of compliance with the required and available carrying capacities continuously changes. To improve the competitiveness of rail transport, the introduction of accelerated freight trains is being investigated. The objective of this article is to determine the economically rational measures for the introduction of accelerated freight trains in the context of growing freight traffic.

Key words: cargo owner, throughput, accelerated freight train, cargo traffic, speed.

В настоящее время рыночные отношения, вызывают достаточно острую конкуренцию между отдельными видами транспорта. Внушительная часть традиционных для железных дорог перевозок перешла на автомобильный транспорт. Такое положение существенно изменяет отношение железной дороги к грузовладельцам в борьбе за перевозки [1].

Реализация современных разработок в области технического оснащения железных дорог (устройство пути, средства сигнализации и связи, конструкции локомотивов и вагонов и др.) позволит повысить скорость грузовых поездов [1-5]. Реализовать такие скорости можно, либо решая задачу совместного пропуска пассажирских и грузовых поездов с ускоренными грузовыми поездами по одной линии, либо путем пропуска по специализированной высокоскоростной магистрали. Однако движение смешанного потока поездов вызывает дополнительные остановки из-за увеличения количества обгонов, что в свою очередь увеличивает коэффициент съема обычных грузовых поездов. Чем выше скорость движения ускоренных грузовых поездов, тем меньше можно пропустить обычных грузовых, и тем выше эксплуатационные затраты на их передвижение [2]. Для снижения этих затрат, а также для обеспечения пропуска заданного количества грузовых поездов потребуется соответствующее усиление провозной способности с помощью следующих мер:

- строительство нового главного пути и использование его для пропуска части грузовых или пассажирских поездов;

- организация движения соединенных обычных грузовых поездов на направлении;

- перевод части грузопотока на другое параллельное направление;

- пропуск ускоренных грузовых поездов на специализированной высокоскоростной магистрали.

Необходимо определить рациональные меры по усилению пропускной способности линии (реконструктивные и организационно-технические), срок их ввода, обеспечивая при этом ввод ускоренного грузового движения на эксплуатируемой линии за расчетный срок Т_р. На технико-технологическое состояние линии, оказывает влияние следующее:

 - количество грузовых поездов, которые необходимо освоить на данном направлении, n_гр(t);

- количество пассажирских поездов обращающихся на направлении, n_пс(t);

- количество скоростных пассажирских поездов обращающихся на направлении, n_пс^ск(t);

- количество высокоскоростных пассажирских поездов обращающихся на направлении, n_пс^вс(t);

- количество ускоренных грузовых поездов вводимых в обращение, n_гр^уск;

- скорости движения ускоренных грузовых поездов V_гр^уск, которые увеличиваются от 70 до 100 км/ч;

- коэффициент соединения обычных грузовых поездов, γ_с^гр;

- коэффициент соединения ускоренных грузовых поездов, γ_с^уск;

- количество грузовых поездов передаваемых на новый главный путь, п^нг;

- количество грузовых поездов направляемых на параллельный ход, п_гр^пр.

Графически это иллюстрировано как (рис. 1.). На рисунке каждая из n+1-линий представляет наличную провозную способность железнодорожного направления, соответствующая определенным условиям эксплуатации в зависимости от перечисленных параметров движения — технико-технологического состояния линии. Провозная способность направления в исходном состоянии показана линией i=0. Незаштрихованная область соответствует расчетному периоду времени Т_р. Линия Г_n(t) - уровень потребной провозной способности на железнодорожной линии в момент времени t. Точки t_i (где i=1,……,n) обозначают срок исчерпания провозной способности, определяемый из условия, что наличная провозная способность равна потребной Г_н(t_i)=Г_n(t_i). Последовательно до наступления срока t_i необходимо произвести переход с i-го состояния линии на i+1-е (где i =1,……,n).

Рис. 1. Вариант усиления пропускной способности

Такой переход требует капитальных вложений K_i(n_грi(x_i),n_пс(x_i),n_пс^ск(x_i),n_пс^вс(x_i),n_гр^уск,V_гр^уск,γ_с^гр,γ_с^уск,п^нг,x_i) в зависимости от параметров движения. При изменении условий эксплуатации будут изменяться расходы на передвижение поездов E_i(n_грi(x_i),n_пс(x_i),n_пс^ск(x_i),n_пс^вс(x_i),n_гр^уск,V_гр^уск,γ_с^гр,γ_с^уск,п^нг,x_i), а в некоторых случаях может оказаться, что E_i+1<E_i. При этих условиях срок перехода с одного состояния линии на другое x_i (где i=1,……,n) наступит значительно раньше, чем t_i. Для нахождения оптимального решения этой задачи в качестве критерия были приняты общие, приведенные к начальному году через коэффициент дисконтирования расходы – E_об.

Целевая функция имеет вид


 нормативный коэффициент эффективности капиталовложений.

а) срок перехода к i+1-му этапу эксплуатации линии должен наступить до технического срока эксплуатации на i-м этапе (t_i), а также после проведения предыдущего этапа:

x_i-1≤ x_i ≤ t_i(n_грi,n_псi,n_псi^ск,n_псi^вс,n_грi^уск,V_грi^уск,γ_сi^гр,γ_сi^уск,п^нг_i) i=1,……,n+1; (1.2)

б) скорости движения ускоренных грузовых поездов даже после их повышения могут либо оставаться на прежнем уровне, либо увеличиваться во времени:

V_грi+1^уск≥V_грi^уск  i=1,……,n+1; (1.3)

в) размеры грузового движения отклоняемого на параллельный ход и на основной линии, выраженные в одиночных поездах должны составить общий поездопоток грузовых поездов пропускаемых по основной линии:

n_гр(t)+ п_гр^пр(t)=п_гр^об(t)   i=1,……,n+1; (1.4)

г) коэффициент соединения грузовых и ускоренных грузовых поездов не может быть больше 1:

0≤ γ_сi^гр ≤1  и  0≤ γ_сi^уск ≤1   i=1,…….,n+1; (1.5)

Совокупность факторов а-г представляет собой множество ограничений D.

Каждое из множеств значений скоростей движения, коэффициентов соединения, размеров грузового движения, количества грузовых поездов передаваемых на новый главный путь, сроков перехода с этапа на последующий этап и n+1 - этапах представляют собой:

- вектор скорости V_гр^уск=(V_гр^уск₁;…….,V_гр^уск_n+1);

- вектор коэффициента соединения γ_с^гр=(γ_с^гр₁,…….,γ_с^гр_n+1) и γ_с^уск=(γ_с^уск₁,…….,γ_с^уск_n+1);

- вектор количества грузовых поездов, передаваемых на новый главный путь п^нг=(п^нг₁,……, п^нг_n+1);

-вектор количества грузовых поездов передаваемых на параллельный ход п_гр^пр=( п_гр^пр₁,……, п_гр^пр_n+1);

- вектор сроков ввода этапов х=(x₁,……,x_n).

Для решения задачи выбора рациональных схем проведения реконструктивных и организационно-технических мероприятий их параметров и сроков ввода при организации ускоренного грузового движения на эксплуатируемой линии, определено множество переменных Х, где Х=(n_гр^уск,V_гр^уск,x,γ_с^гр,γ_с^уск,п_гр^пр,п^нг), XхD на. котором минимизируется критериальная функция

   (1.6)

При определении экономически рациональных мероприятий по внедрению ускоренных грузовых поездов в условиях растущих грузопотоков необходимо исследовать и решить ряд основных задач:

- определить необходимые изменения технического оснащения линии и погрузо-разгрузочных терминалов, а также организации движения для обеспечения движения ускоренных грузовых поездов;

- исследовать влияние количества ускоренных грузовых поездов и их скоростей на скорости движения обычных грузовых поездов;

- определить уровень резерва пропускной способности в зависимости от объемов грузопотоков, количества и скоростей ускоренных грузовых поездов;

- установить условия отклонения грузовых потоков на параллельные ходы;

- исследовать эффективность нового главного пути при организации движения ускоренных грузовых поездов;

- определить рациональные схемы этапного развития линии для повышения скоростей ускоренных грузовых поездов.

Библиографический список:

1. Макарочкин A.M. Оптимизация развития пропускной способности железнодорожных линий. — М.: Транспорт, 1969, 200 с

2. Харина Е.В. Выбор рациональных мер по повышению скорости движения пассажирских поездов в условиях растущего объема грузовых и пассажирских перевозок: дис. канд. техн. наук: 05.22.08 / Харина Елизавета Владимировна // – М., 2004. – 168 с

3. Прокофьев М.Н. Совершенствование технологии ускоренных грузовых перевозок  железнодорожным транспортом: дисс. канд. технич. наук / – Прокофьев Михаил Николаевич. – М., 2017. – с.213.

4. Вакуленко С.П. Новая технология ускоренных грузовых перевозок железнодорожным транспортом/ С.П. Вакуленко, А.В. Колин, М.Н. Прокофьев // Транспорт Российской Федерации. – 2014. – № 2. – С. 47-49.

5. Сатторов С.Б. Обоснование размещения технических станций в зависимости от числа полурейсов/ С.Б. Сатторов // Научно-технический вестник Брянского государственного университета. – 2018. - № 2. – С. 239-246.

Материал размещен кафедрой «Логистика и маркетинг в АПК» Красноярского ГАУ
Источник: материалы XIV Международной научно-практической конференции «Логистика – Евразийский мост» ЛЕМ - 2019