Материал: Совершенствование эксплуатационной работы отделения дороги

В каждом варианте нормы массы поездов определяется количество поездов путем деления грузопотока брутто на среднюю массу состава поезда в этом варианте. На основе размеров движения по направлениям устанавливается число одиночно следующих локомотивов и их пробег. Затем для каждого варианта в каждом из направлений устанавливаются ходовые скорости, затрата механической работы на передвижение поездов и остановки. В каждом варианте норм массы рассчитываются приведенные затраты отдельно в четном и нечетном направлениях движения с последующим суммированием затрат в обоих направлениях, и выбирается вариант с минимальными затратами.

К зависящим от массы и скорости движения поездов относятся затраты: на накопление составов на станциях формирования, временные затраты, связанные с временем нахождения поездов на участках, затраты на механическую работу по передвижению и на остановки поездов, затраты, связанные с одиночным пробегом локомотивов, пробежные затраты, связанные с ремонтом подвижного состава, относимым на его пробег, а также затраты на ремонт пути, относимые на тонно-километровую работу брутто. Первые три вида затрат в каждом варианте, тенге/сутки:

где  - затраты на накопление составов на станциях формирования;

К - число назначений поездов, формируемых на всех станциях в заданном направлении;

С - параметр накопления;

- приведенные затраты, приходящиеся на 1 т-ч брутто;

Гсут - суточный грузопоток;р - средняя масса составе поезда брутто в i-м варианте;- протяженность направления;

VX - средняя ходовая скорость в i-м варианте;

вх - коэффициент участковой скорости;

Сп-ч - приведенные затраты, приходящиеся на 1 поездо-час при средней массе поезда равной Qcp;- механическая работа локомотива при передвижении одного поезда на всем направлении L. Так как расчеты ведутся в обоих направлениях движения, то, пренебрегая непарностью движения, механическая работа сил сопротивления принимается равной механической работе локомотива;

Сэ - суммарная расходная ставка на 1 МДж механической работы локомотива и работы сил сопротивления.

Энергетические затраты, связанные с остановками поездов:

где - число остановок при скрещении и обгоне поездов на однопутных и только при обгоне на двухпутных линиях в i-м варианте;

- энергетическая часть затрат, приходящаяся на 1 остановку поезда.

Затраты, связанные с одиночным пробегом локомотивов рассчитываются в каждом варианте умножением локомотиво-километров одиночного пробега на приведенные затраты, приходящиеся на 1 локомотиво-километр пробега локомотива без учета пробежных затрат.

Пробежные затраты, связанные с ремонтом подвижного состава, относимым на его пробег, рассчитываются лишь в части дополнительного в разных вариантах относительно варианта с максимальной нормой массы и минимальным числом поездов) пробега локомотивов, так как пробег вагонов во всех вариантах остается без изменений.

Точно также и затраты на ремонт пути, относимые на тонно-километровую работу брутто, учитываются лишь в части дополнительного пробега локомотивов в различных вариантах относительно варианта с минимальным пробегом локомотивов.

Выбор массы поезда одновременно с выбором типа локомотива и длиной станционных путей, когда тип и мощность локомотива неизвестны, может решаться в предпосылке о постоянстве удельной мощности данного вида тяги, приходящейся на единицу массы поезда, т.е. о примерно пропорциональном возрастании силы тяги локомотива с увеличением массы поезда.

В этих условиях для каждого вида тяги на одном и том же профиле средние ходовые скорости движения поездов различной массы будут примерно одинаковыми. Неизменными будут также расходы топлива и энергии, связанных с передвижением поездов, потребное количество вагонов, находящихся в движении, общая потребная мощность локомотивов и ряд других показателей. Тогда изменение массы поездов на двухпутных линиях окажет влияние:

) на простой вагонов под накоплением на станциях формирования. Годовые затраты на накопление будут при этом пропорционально увеличиваться с повышением массы поезда и составят в обоих направлениях движения: ;

) на затраты, связанные с оплатой локомотивных бригад, изменяющиеся обратно пропорционально массе поезда, и составляющие:

где Ггод - годовой грузопоток в одном направлении;

Lп - расстояние пробега поездов без переработки;

С б-ч - затраты на 1 бригадо-ч локомотивной бригады с учетом оплаты внепоездной ее работы.

Простой вагонов под накоплением и потребное число локомотивных бригад являются решающими факторами, влияющими на выбор массы поезда на двухпутных линиях при постоянной мощности локомотива. При не очень высоких значениях грузопотоков, когда не требуется удлинять станционные пути и осуществить другие меры по переустройству линии (локомотивного хозяйства), возможно ограничиться в первом приближении учетом этих двух факторов. Тогда годовые затраты, зависящие от массы поезда:

                                         (2.5)

                                                          (2.6)

На двухпутных линиях, в особенности при больших грузопотоках, увеличение массы составов может потребовать также удлинения станционных путей, переустройства локомотивного хозяйства, усиления мощности энергоснабжающих устройств на электрифицированных линиях. Поэтому на двухпутных линиях годовые затраты, зависящие от увеличения массы поездов составляют:

                                (2.7)

где Епep - приведенные годовые затраты на переустройство локомотивного хозяйства, устройств электроснабжения и удлинение станционных путей.

Затраты Епер не связаны функциональной зависимостью с массой поезда. Они должны в каждом конкретном случае определяться в зависимости от местных условий на основе разработки проектов усиления мощности устройств при различных вариантах массы поездов.

В связи с этим в каждом варианте массы поезда и соответствующем этой массе варианте переустройства линии должен быть выполнен непосредственный расчет затрат по формуле (2.7).

На однопутных линиях увеличение массы поездов оказывает существенное влияние на уменьшение числа остановок при скрещении. Соответственно годовые затраты на однопутных линиях, зависящие от массы поездов:

(2.8)

где кск - число скрещений за год;ст - средняя стоянка поезда при скрещении;

Состэ - энергетические затраты на 1 остановку поезда;

Сп-ч - приведенные затраты на 1 ч простоя поезда на участке.

Кроме того, как на однопутных, так и на двухпутных грузонапряженных линиях увеличение массы поездов дает возможность отдалить капитальные вложения на увеличение пропускной способности линий.

Из выражений (2.7) и (2.8) видно, что с увеличением массы поездов увеличиваются затраты на удлинение станционных путей и их содержание и затраты на накопление, а другие затраты уменьшаются.

Увеличение массы поездов до величины, допускаемой существующей длиной станционных путей, приводит на первых порах к уменьшению суммарных приведенных затрат. В дальнейшем, когда увеличение массы поездов сопряжено с удлинением путей, уменьшение затрат затухает, а начиная с определенной длины путей, суммарные приведенные затраты начинают расти. Вариант с минимальными суммарными затратами характеризует наивыгоднейшую массу и оптимальную длину станционных путей, которая на двухпутных линиях составляет 850 - 1050 м.

Такая длина путей обеспечивает возможность увеличения нормы массы поездов до 4 - 5 тыс. т, а маршрутов с углем и рудой, сформированных из восьмиосных полувагонов, - до 7 - 8 тыс. тонн.

На однопутных линиях, где грузонапряженность в грузовом направлении достигает 10 млн. т•км/км в год и более, целесообразно иметь такие же длины путей и массы поездов, как и на двухпутных линиях. На сильно загруженных однопутных линиях длины путей могут и превышать 1050 м с соответствующим увеличением массы поездов.

Расчеты, показали, что повышение норм массы поездов и связанное с этим удлинение путей на станциях относятся в подавляющем большинстве к числу первоочередных мероприятий по увеличению провозной способности однопутных железных дорог. Только тогда, когда наличная полезная длина путей на станциях уже 850 м, а начальный грузопоток достаточно высок, увеличение провозной способности можно обеспечить строительством двухпутных вставок или вторых путей.

Увеличение силы тяги локомотивов при заданной длине станционных путей является одним из основных способов увеличения массы поездов и соответственно пропускной и провозной способности железных дорог.

Наилучшие результаты достигаются при таком увеличении массы поездов, при котором масса поезда, ограниченная как длиной путей, так и силой тяги локомотива, примерно бы совпадала. В противном случае могут оказаться омертвленными значительные капитальные вложения либо в путевое хозяйство на станциях, либо в локомотивный парк. Однако число типов локомотивов обычно ограничено и не всегда можно подобрать локомотив, сила тяги которого точно соответствовала бы массе полносоставного поезда. Кроме того, и полносоставные поезда могут быть разной массы в связи с различной нагрузкой вагонов на 1 м пути в поездах, перевозящих тяжелые и легкие грузы. Следует также учитывать, что в связи с большим разнообразием профиля пути в пределах одного и того железнодорожного участка при той же массе поездов требуется реализация различных тяговых усилий локомотивов.

Все это приводит к необходимости выбирать наиболее целесообразную величину силы тяги локомотива не только для каждого железнодорожного участка, но часто даже для отдельных категорий поездов, которые на нем обращаются.

В тех случаях, когда при наличном типе локомотива все или часть поездов получаются не полносоставными, т.е. не обеспечивают полного использования существующей полезной длины станционных путей, увеличение массы поездов может осуществляться:

применением более мощных из числа существующих локомотивов;

применением кратной тяги на всем протяжении или на части участка;

подталкиванием на отдельных перегонах участка.

Кратная тяга может применяться также лишь для части поездов, имеющих большую погонную нагрузку (для маршрутов с углем, рудой);

Применение более мощных локомотивов, кроме увеличения массы поезда, может сопровождаться также повышением скорости движения. Провозная способность при этом увеличится в соотношении:

где QH, Q/H ,Т пер, Т/пер - масса поездов и период графика до и после введения более мощного локомотива.

В частном случае увеличение скорости движения поездов может и не повлечь за собой уменьшения периода графика. Так, на двухпутных линиях, оборудованных автоблокировкой, интервал в пакете с определенного уровня скорости нельзя уменьшить по условиям приема поездов на станцию. Эффективность применения более мощных локомотивов решается в следующей последовательности.

С учётом фактического распределения поездкой погонной нагрузки и наличной длины станционных путей устанавливаются конкурентоспособные локомотивы различной мощности.

В соответствии с изложенной ранее методикой для каждого типа локомотива в зависимости от распределения поездкой погонной нагрузки выявляются возможные варианты норм массы и скорости движения поездов. В каждом варианте рассчитываются затраты в каждом направлении движения по формуле (2.4).

Оптимальная норма массы и скорость движения определяются вариантом, в которых суммарные годовые затраты в обоих направлениях будут минимальными. К этим годовым затратам в оптимальном варианте добавляются при необходимости приведенные капитальные и текущие затраты на переустройство и содержание постоянных устройств в размере:

где  - капитальные затраты на переустройство постоянных устройств (например, локомотивного хозяйства), связанное с введением более мощного локомотива данного типа;

tок - нормативный срок окупаемости капиталовложений;

- дополнительные текущие годовые затраты на содержание и амортизацию постоянных устройств.

Найденные указанным способом годовые затраты в оптимальных для каждого типа локомотивов вариантах сопоставляются, и вариант с минимальными затратами определит наиболее выгодный тип локомотива и соответствующие ему норму массы и скорость движения поездов.

Кроме оценки по денежным затратам, окончательный выбор типа локомотива устанавливается после сопоставления и натурных показателей - расхода энергии, реализуемой скорости, достигаемых при различных типах локомотивов резервов пропускной способности, обеспечивающих отдаление капиталовложений на усиление технической оснащенности линий.

Масса поезда может быть повышена при увеличении силы тяги не на всем направлении, а лишь на отдельных наиболее трудных по профилю перегонах за счет применения подталкивания всех или только части поездов. Подталкивание может применяться на протяжении всего перегона или только на его части с последующим возвращением толкача с перегона на станцию начала подталкивания. При подталкивании в пределах всего перегона поездов лишь одного направления возвращение толкачей связано с занятием перегона. Для устранения отрицательного влияния подталкивания на пропускную способность на однопутных линиях с полуавтоматической блокировкой могут устраиваться блокпосты с усовыми разъездами. Более целесообразным является оборудование таких перегонов автоблокировкой на первичных элементах. Но и при этом возможно увеличение станционных интервалов при подаче и уборке толкачей на станциях, ограничивающих перегон, на котором организовано подталкивание.

Так как при подталкивании и удвоении мощности тяги масса поезда увеличивается менее чем в два раза, то на перегоне подталкивания удельная мощность тяги увеличивается и скорость повышается. На остальных перегонах, по которым поезда повышенной массы следуют без подталкивания, удельная мощность тяги на 1 т массы поезда снижается и соответственно уменьшается скорость движения. В целом это может привести к уменьшению пропускной способности участка. Однако в случаях рациональной организации подталкивания повышение массы поезда должно с избытком компенсировать уменьшение пропускной способности, и провозная способность участка в тоннах должна возрастать, тем более что при подталкивании масса поездов может увеличиться не только на одном участке, а на всем рассматриваемом направлении.