Материал: Совершенствование эксплуатационной работы отделения дороги

Так как после постановки толкачей на каком-либо трудном перегоне массу поезда будет ограничивать следующий по степени трудности перегон, на участке может быть установлено несколько пунктов подталкивания. Чем больше будет таких пунктов, тем в общем случае на большую величину увеличится масса поезда.

Экономическая целесообразность применения подталкивания определяется сопоставлением годовых приведенных затрат при одиночной тяге, рассчитываемых в каждом направлении движения по формуле (2.4), и при подталкивании:

 (2.9)

где Q6pтол - средняя масса поезда брутто соответственно до и после организации подталкивания, т;

Vxтол - средняя ходовая скорость поезда в рассматриваемом направлении при организации подталкивания, км/ч;тол - затрата механической работы на передвижение одного поезда по всему направлению, МДж; подсчитывается с учетом производственной работы на передвижение толкачей, а также потерь энергии при остановках;

затраты, приходящиеся на 1 поездо-ч, тенге;

Сэ - затраты, приходящиеся на 1 МДж, механической работы, тенге;

 - годовые затраты на накопление составов при организации подталкивания, тенге;

Мтол - количество толкачей, которое необходимо поставить на направлении для увеличения массы до Qбртол;

Стол - стоимость содержания толкача (без учета затраченной механической работы на его передвижение), тенге/сут;

Скаптол - капитальные затраты на организацию пунктов подталкивания на направлении;

Ссодтол - годовые эксплуатационные затраты на содержание пунктов подталкивания на направлении.

Исследования показали, что сфера применения подталкивания практически одинакова при электрической и тепловозной тяге. При этом, чем больше величина, на которую можно поднять массу поезда при меньшем числе пунктов подталкивания, тем выгоднее его организация. На однопутных линиях, кроме того, эффективность применения подталкивания зависит от размеров грузопотока и увеличивается с его ростом.

Количество перегонов подталкивания на участке не должно превышать при электрической и тепловозной тяге 20 % от общего их количества. При необходимости устройства большего количества пунктов подталкивания, целесообразно применить на участке сплошную кратную тягу. При определении целесообразности подталкивания следует также учитывать сложность его применения на участках со значительным заполнением пропускной способности, вызываемую возвращением толкачей, что может вызвать дополнительный простой поездов в ожидании толкачей.

Применение кратной тяги на всем протяжении участка по своей сути аналогично такой мере, как введение более мощного локомотива. Разница заключается лишь в более резком (вдвое) возрастании мощности тяги в сравнении с переходом от менее мощного к более мощному локомотиву. По этой причине, а также в связи с неоднородной структурой грузопотоков и ограничением массы поездов длиной станционных путей кратная тяга используется главным образом лишь для поездов с «тяжелыми грузами» - маршрутов с углем и рудой. Ввиду того, что масса таких маршрутов из-за ограничения их длины не удваивается, то удельная мощность тяги, приходящаяся на 1 т массы поезда, увеличивается и скорость этих поездов могла бы быть повышена. Но применение непараллельного графика для грузовых поездов осложнило бы организацию движения. Поэтому скорость всех поездов будет определяться нормой массы поездов, следующих с одиночной тягой. Эффективность кратной тяги для маршрутных поездов с тяжелыми грузами устанавливаётся на основе сравнения сопоставимых затрат в двух вариантах. При этом затраты по передвижению самих вагонов, в связи с тем что скорость не меняется остаются в обоих вариантах одинаковыми. Тогда в варианте следования таких маршрутов при одиночной тяге сопоставимые затраты, складывающиеся из временных и энергетических затрат на передвижение локомотивов на направлении

                                     (2.10)

где Nод - число маршрутов с тяжеловесными грузами при одиночной тяге;

сл-ч - приведенные затраты на 1 локомотиво-час (исключая оплату локомотивных бригад);

сб-ч - затраты на 1 бригадо-час локомотивной бригады;

г- коэффициент, учитывающий инерцию вращающихся частей локомотива.

В варианте следования угольных и рудных маршрутов двойной тягой сопоставимые затраты

                     (2.11)

где Nдв - число маршрутов, следующих при двойной тяге;

ДЕп-в - дополнительные затраты на станциях погрузки-выгрузки маршрутов, связанные с увеличением числа вагонов в составах поездов.

Сопоставляя правые части выражений затрат при одиночной и двойной тяге (2.10) и (2.11), получаем, что

,(2.12)

Но, как видно из выражения (2.12), вождение маршрутов с тяжелыми грузами двойной тягой не вызовет на двухпутных линиях увеличения затрат лишь в случае, если Nдв=0,5Nод, т. е. если масса поездов с тяжелыми грузами при двойной тяге будет в два раза больше, чем при одиночной, и, кроме того, если организация маршрутов повышенной массы не вызовет увеличения простоя на станциях погрузки-выгрузки маршрутов (за счет погрузки маршрута на нескольких пунктах погрузки назначением в адрес двух и более грузополучателей и др.).

В остальных случаях вождение части поездов с тяжелыми грузами двойной тягой может оказаться эффективным в одном каком-то направлении движения, когда при одиночной тяге всех поездов и непарном графике в этом направлении имеется одиночный пробег локомотивов. В определенных условиях такая мера эффективна также на грузонапряженных линиях при необходимости отдаления капиталовложений на увеличение их пропускной способности. На однопутных линиях эффективность двойной тяги для части поездов повышается в связи с уменьшением числа скрещений, пропорциональных квадрату размеров движения.

Организация управления локомотивами одной бригадой из кабины головного локомотива по системе многих единиц также повышает эффективность этого мероприятия.

2.3 Улучшение использования грузоподъемности вагонов

Провозная способность линии зависит не только от массы поезда брутто, но и от соотношения массы нетто и брутто:

                                                                 (2.13)

где Qт - суммарная масса тары вагонов поезда.

Разделив числитель и знаменатель формулы (2.13) на общую грузоподъемность всех вагонов, получим

,

где - коэффициент использования грузоподъемности вагонов;

- коэффициент тары вагонов.

Следовательно, для увеличения ц и провозной способности требуется улучшить использование грузоподъемности вагонов и уменьшить коэффициент тары вагонов, что приведет также к снижению себестоимости перевозок.

Снижение тары вагонов может быть достигнуто применением более прочных и легких материалов, улучшениём конструкции вагонов и технологии их изготовления.

К числу мер, обеспечивающих повышение степени использования грузоподъемности вагонов, относятся: уплотненная погрузка грузов, загрузка открытого подвижного состава с «шапкой», а также подготовка грузов к перевозке (обезвоживание грузов и их обогащение, увеличение их объемной массы путем прессования и др.).

Увеличение нагрузки вагонов снижает их удельное сопротивление движению, что в свою очередь позволяет повысить скорость движения и пропускную способность в поездах. Оно особенно эффективно в условиях, когда масса поезда ограничивается длиной станционных путей. Тогда при неизменной длине вагона относительное увеличение провозной способности за счет увеличения грузоподъемности вагонов и улучшения степени их использования составляет:

,

где  - грузоподъемность вагона соответственно до и после ее повышения;

- степень использования грузоподъемности вагона соответственно прежняя и улучшенная.

.4 Увеличение ходовых скоростей движения

Увеличение ходовых скоростей движения грузовых поездов дает возможность сократить время занятия перегонов и увеличить их пропускную способность. При увеличении ходовой скорости с VX до VX/ пропускная способность однопутного перегона увеличится в соотношении

                                                                       (2.14)

где l - длина перегона;

Уф - суммарное время станционных интервалов и времени на разгон и замедление в периоде графика.

Из выражения (2.14) видно, что пропускная способность растет в меньшем размере, чем скорость.

На двухпутных линиях повышение скорости всегда дает эффект с точки зрения увеличения пропускной способности на участках, не оборудованных автоблокировкой, так как при этом снижается интервал между поездами I=t+ф. На участках, оборудованных автоблокировкой, за определенными границами скорости интервал снижен быть уже не может, так как он ограничен условиями приема поездов на станции. В этом случае дальнейший рост скорости не дает увеличения пропускной способности.

Наибольший рост пропускной способности и наибольший экономический эффект дают увеличение скоростей движения на участках с двухпутными вставками, где предполагается организовать безостановочное скрещение поездов. На этих участках рост ходовой скорости движения обеспечивает прямо пропорциональное увеличение пропускной способности и не вызывает тех дополнительных потерь, которые возникают на однопутных линиях вследствие увеличения расходов, связанных с остановками поездов.

Помимо влияния на уровень пропускной способности, рост скоростей грузовых поездов имеет огромное народнохозяйственное и транспортное значение, так как позволяет высвободить из сферы обращения часть товарно-материальных ценностей, ускорить доставку и обеспечить большую сохранность грузов, особенно скоропортящихся. Кроме того, при росте скорости улучшается оборот подвижного состава и уменьшается потребный его парк, а также количество локомотивных бригад.

Повышение средней ходовой скорости движения может быть достигнуто следующими тремя способами: увеличением скорости при езде с тягой, увеличением максимально допускаемой скорости и снижением основного сопротивления движению.

Увеличение скорости при езде с тягой на рабочей части профиля вызывает на двухпутных линиях изменение следующих видов затрат:

обратно пропорционально скорости уменьшаются затраты, связанные с временем нахождения вагонов и грузов в пути, а также затраты на оплату локомотивных бригад;

увеличиваются затраты, связанные с механической работой на передвижение поездов, т. е. затраты на топливо или энергию, затраты на

ремонт локомотива, вагонов и пути, относимые на механическую работу;

при езде с тягой увеличиваются также затраты на повышение мощности локомотивов. Однако с ростом скорости и увеличением мощности локомотива потребное число локомотивов уменьшается, а цена единицы мощности несколько снижается. В итоге изменение общей стоимости локомотивного парка при росте скорости будет сравнительно незначительным;

на электрифицированных линиях при росте скорости возникают дополнительные затраты на усиление мощности контактной сети и подстанций;

на однопутных линиях с ростом скорости возникают дополнительные затраты на остановки, пропорциональные квадрату скорости, но в то же время количество остановок при данных размерах движения сокращается.

Кроме того, могут быть отодвинуты во времени мероприятия по увеличению пропускной способности. Поэтому наивыгоднейшие скорости при езде с тягой на однопутных и двухпутных линиях являются примерно одинаковыми. Они составляют 55-60 км/ч при тепловозной и 60-65 км/ч при электрической тяге.

Увеличение максимальной скорости движения Vmax дает такой же дополнительный эффект, что и увеличение скорости при следовании с тягой. Однако в то время как повышение скорости при следовании с тягой вызывает увеличение расходов на топливо (или энергию), ремонт пути и подвижного состава, увеличение максимально допускаемой скорости приводит к экономии топлива (электроэнергии) и уменьшению износа бандажей колесных пар, тормозных колодок и рельсового пути. Кроме того, повышение максимальной скорости является основным фактором, способствующим повышению массы поезда за счет использования кинетической энергии (преодоления подъемов с разгона). Наряду с этим увеличение максимально допускаемой скорости требует усиления мощности пути, ходовых частей вагонов и тормозной системы поезда.

Затраты на усиление пути и подвижного состава в сопоставлении с экономией, получаемой при росте скорости (в сетевом масштабе), определяют рациональный уровень максимальной скорости, к которому следует стремиться.

Оптимальная средняя ходовая скорость грузовых поездов на всем участке, определяемая как средневзвешенная по пути, составляет 60-65 км/ч при тепловозной и 65-70 км/ч при электрической тяге.

Снижение общего сопротивления движению щ0+i дает возможность повысить ходовые скорости движения. Известно, что мощность локомотива, кВт,

При примерно постоянной мощности тепловозов с уменьшением щ0+i возрастает прямо пропорционально скорость V, если пренебречь некоторым увеличением щ0 при росте скорости. У современных электровозов с увеличением скорости падает мощность, поэтому уменьшение значения щ0+i дает при электрической тяге несколько меньший прирост скорости, хотя у перспективных электровозов падение мощности с ростом скорости будет сокращаться.

Уменьшение общего сопротивления движению вызывает также прямо пропорциональное сокращение расхода топлива или электроэнергии.

В общем сопротивлении движению обычно более половины приходится на преодоление основного сопротивления движению щ0, которое может быть снижено в основном за счет улучшения использования грузоподъемности вагонов и увеличения нагрузки, приходящейся на каждую вагонную ось, усиления мощности верхнего строения, в том числе применения бесстыкового пути, усовершенствования конструкции тормозной системы и завершения перевода всего вагонного парка на роликовые подшипники.

.5 Основные мероприятия по увеличению провозной способности линии

Многообразие рассмотренных способов увеличения пропускной и провозной способности железных дорог требует решения задачи о выборе наиболее целесообразных из этих способов или их совокупности. В условиях непрерывного роста грузопотоков требуется осуществить поэтапно ряд мер по наращиванию мощности линии с тем, чтобы за достаточно длительный период, определяемый расчетным сроком в 25 - 30 лет, обеспечить эксплуатацию линии в оптимальном режиме, т. е. чтобы суммарные приведенные к текущим капитальные затраты и эксплуатационные расходы за весь расчетный срок были бы минимальными. Таким образом, требуется установить не только последовательность (очередность) осуществления различных способов усиления мощности линий, но и сроки их проведения. Для наглядности решения такой задачи строят графики зависимости наличной и потребной провозной способности линии от срока ее эксплуатации, которые рассчитываются по формулам (2.2) и (2.3).

К мероприятиям, увеличивающим провозную способность сразу на относительно большую величину, относятся оборудование линии автоблокировкой и электрической централизацией стрелок, удлинение станционных путей и повышение массы поезда, строительство двухпутных вставок и сплошных вторых путей.