Сеть железных дорог делится на железнодорожные участки длиной в большинстве случаев от 70 до 100 км. Границами железнодорожных участков являются технические станции, к которым относятся сортировочные и участковые. Сортировочные станции предназначены главным образом для массового расформирования грузовых поездов и формирования из них других грузовых поездов. Участковые станции предназначены, прежде всего, для технического обслуживания транзитных грузовых поездов, а также для формирования небольшого количества грузовых поездов назначением обычно не далее соседних технических станций (участковые и сборные поезда).
Несколько смежных железнодорожных участков, в пределах которых поездное движение обслуживается, как правило, локомотивами одного депо, называется тяговым участком или участком обращения. Сейчас участки обращения для тепловозов чаще бывают длиной 250-600 км, электровозов - 300-800 км, а в пассажирском движении 1000-1200 км. На протяжении участка обращения локомотив от поезда не отцепляется, а локомотивные бригады меняются за время стоянки на технической станции в течении 15-20 мин. (рис. ).
Участки обращения локомотивов бывают прямолинейными и разветвленными. В последнем случае эксплуатация локомотивов осуществляется на полигоне их обращения.
Участком обращения локомотивной бригады является расстояние между двумя смежными станциями, одна из которых является местом жительства локомотивных бригад, а другая - пунктом их оборота. В пунктах оборота есть дома отдыха бригад, в которых локомотивные бригады отдыхают не менее 3 ч., если рабочее время поездки в обе стороны превышает установленную продолжительность работы бригад.
Рис. 1.
Участок (полигон) диспетчерского управления - это участок линии или полигон, в пределах которого осуществляется управление движением поездов одним поездным диспетчером. Его длина зависит от размеров движения поездов и информационной загрузки диспетчера: от 50-100 км до 300 км и более при оборудовании диспетчерского места средствами автоматизации в диспетчерских центрах управления.
2.4 Система обеспечения безопасности движения
По железным дорогам передвигаются поезда, масса которых может достигать нескольких тысяч т, скорости движения часто превышают 60 км/ч, а у скоростных пассажирских поездов превышают 100 км/ч. Если учесть, что энергия движущегося поезда равна (mv2)/2, тормозной путь для остановки поезда исчисляется сотнями метров. На многих ж.д. линиях высока интенсивность движения поездов. Все это свидетельствует о том, что проблема обеспечения безопасности движения на ж.д. транспорте является всегда актуальной.
Система обеспечения безопасности движения должна быть комплексной, включающей 5 групп мер.
1. Технические меры. В качестве примеров могут быть названы устройства сигнализации и связи при движении поездов: полуавтоматическая и автоматическая блокировка, которые позволяют открывать разрешающий сигнал на свободный перегон и не позволяют это сделать на занятый. Блокировочная зависимость между стрелками и сигналами, которая позволяет открыть сигнал только при правильном положении входящих в маршрут стрелок и не допускает перевода этих стрелок при открытом сигнале. Сооружение станционных путей на горизонтальной площадке. Устройство предохранительных и улавливающих тупиков. Использование упоров УТС ВНИИЖТ для закрепления вагонов. Радиосвязь машиниста поездного локомотива с дежурным по станции и поездным диспетчером, а маневрового диспетчера станции с маневровым локомотивом. Примеров технических решений, направляемых на повышение уровня безопасности движения, может быть названо много из локомотивного, вагонного, путевого хозяйства.
2. Технологические меры. К ним в частности относятся. Работа на маневровой вытяжке только одного маневрового локомотива. Ликвидация неподхода осей автосцепок при формировании поездов более 100 мм. Постановка вагонов прикрытия между вагонами с разрядными грузами и вагонами, загруженными трубами или круглым лесом, между вагонами с людьми и вагонами с разрядными грузами, ядовитыми веществами, цистернами со сжиженным газом. Ограничение скоростей при маневрах, указанное в ПТЭ. Перевод стрелки на другой путь после прибытия пассажирского поезда с остановкой на станции. Закрепление стоящих вагонов, и другие меры.
3. Организационные меры. К ним относится большой перечень мер организационного характера. В частности в управленческих структурах, в том числе в МПС (ОАО РЖД), в управлениях дорог и в отделениях выделяется специальный ревизорский аппарат по безопасности движения. Соблюдение регламента переговоров по движению поездов, приема и сдачи дежурства. Месячные осмотры станционного хозяйства представителями руководства станции, дистанции пути, дистанции сигнализации и связи. Техническая учеба и сдача экзаменов по ПТЭ и инструкциям по движению поездов и сигнализации. Анализы безопасности движения и другие меры.
4. Социально-психологические меры. К ним относятся. Создание благоприятных условий труда для лиц, связанных с движением поездов (недопущение сверхурочных, улучшение жилищных условий, медицинского обслуживания). С помощью медицинских комиссий, а также специальных методов тестирования выявление лиц, которым по состоянию здоровья или по их психофизиологическим данным (например, неустойчивость внимания, невозможность устоять от самопроизвольного засыпания) противопоказана работа, связанная с движением поездов. Использование административных методов поощрения за безаварийную работу или наказание за допущенные браки. Создание здорового морально-психологического климата на работе и в семье.
5. Экономические меры. Убытки от крушений и аварий относятся на те предприятия, на территории которых это произошло. Эти убытки снижают фонды материального поощрения предприятий. К экономическим мерам относятся также денежное премирование за безаварийную работу или лишение премирования за допущенные нарушения.
В целом обеспечение безопасности движения - это управляемый процесс, который требует кропотливой работы. Ни одна из перечисленных пяти групп мер не должна недооцениваться , все они должны применяться постоянно в комплексе.
2.5 Понятие о плане формирования грузовых поездов
План формирования представляет собой документ, в котором для каждой отдельно взятой станции установлено, в адрес каких станций она должна формировать грузовые поезда, и какие вагоны должны включаться в те или иные поезда. Таким образом, план формирования - это план организации вагонопотоков в поезда и одновременно план распределения работ между сортировочными, участковыми, грузовыми и другими станциями по формированию, расформированию и пропуску поездов транзитом.
Учитывая большое число станций на сети железных дорог, вариантов распределения работы между ними по формированию и расформированию поездов может быть очень много. Расходы по перемещению вагонов в пути следования от станции погрузки до станции выгрузки будут минимальными, если из таких вагонов составить отдельный поезд, который следовал бы без переформирования. Однако, в этом случае на станции погрузки вагоны простаивали бы не только много часов, но часто и много суток, пока вагонов не накопилось бы на целый поезд. А это резко увеличивает потребность в вагонах.
Простои на станциях погрузки и на попутных станциях будут минимальны, если в поезда включать все вагоны, следующие в одном направлении до следующей технической станции. Там все поезда пришлось бы расформировать и составлять из них новые поезда направлением на ближайшую техническую станцию. Однако, в этом случае резко возрастают затраты в связи с маневрами по расформированию и формированию поездов, по перецепке поездных локомотивов от одних поездов к другим и затраты на сооружение и содержание сортировочных устройств. При проследовании вагоном технической станции без переработки экономия достигается за счет сокращения затрат на маневры и другие технические операции с вагоном, простоя вагонов и количества перецепок поездных локомотивов от одного состава к другому.
Учитывая большое число станций, для которых разрабатывается план формирования поездов, различные размеры вагонопотоков, разные затраты на формирование и расформирование поездов, разработка плана формирования представляет собой решение многовариантной математической, технологической и экономической задачи. Из-за трудоемкости расчетов их выполняют на ЭВМ. Цель расчетов - нахождение оптимального или близкого к нему варианта, при котором достигается минимум денежных затрат.
План формирования разделяется на сетевой - для крупных (опорных) сортировочных станций сети, на которых в больших объмах перераспределяются вагонопотоки, и внутридорожный, который планирует организацию в поезда местных (внутридорожных) вагонопотоков.
При разработке сетевого плана формирования в отдельно рассматриваемую систему включают большие железнодорожные направления и полигоны, в которые входят крупные сортировочные, грузовые и другие типы станций. Расчленение сети железных дорог на отдельные направления (декомпозиция системы слишком большой размерности на меньшие системы) позволяет находить не только оптимальный план формирования поездов, но и решать другие крупные задачи управления перевозочным процессом, например, разработка схемы прокладки пассажирских поездов дальнего следования, графика движения поездов. План формирования устанавливает следующие виды поездов.
Отправительские маршруты - погруженные и сформированные грузоотправителем поезда, проходящие без переработки не менее одной технической станции. Маршруты могут составляться также из вагонов, погруженных разными грузоотправителями одной или нескольких близлежащих станций. Такие маршруты называют ступенчатыми.
Сквозные поезда - формируемые на сортировочных, реже на участковых станциях и проходящие без переработки не менее одной технической станции.
Сборные поезда, состоящие из вагонов назначением на промежуточные станции прилегающего железнодорожного участка, причем вагоны в них подбирают группами по географическому расположению станций.
Вывозные поезда, доставляющие вагоны с узла на ближайшие станции участка и в обратном направлении.
Передаточные поезда, доставляющие вагоны с одной станции узла на другую.
2.6 График движения поездов
Различают понятия графика движения поездов в широком и узком смысле слова. В широком смысле - это план всего перевозочного процесса на железных дорогах, так как увязывает и координирует работу всех служб на обеспечение перемещения поездов: перевозок, локомотивного, вагонного хозяйства, пути, сигнализации и связи и других подразделений, связанных с движением поездов. В узком смысле - это графические изображения линий хода поездов на бумаге.
График движения поездов разрабатывается на среднесуточные размеры движения месяца максимальных перевозок. Поэтому в остальные месяцы и в некоторые сутки месяца максимальных перевозок фактическое число поездов будет меньше графикового.
При построении графика движения поездов в качестве исходных берут полученные с помощью тяговых расчетов скорости движения поездов расчетной массы и перегонные времена хода. Перегонные времена хода определяют для условий безостановочного проследования раздельных пунктов, ограничивающих перегон. Если предусмотрена на них остановка, тогда к перегонным временам хода добавляется время на разгон и замедление.
Грузовые поезда формируют обычно с ограничением по длине станционных путей. Поэтому, если в составе поезда преобладают вагоны с легковесными грузами, или состав сформирован из порожних вагонов, для таких составов фактическая скорость движения будет выше, а перегонное время хода соответственно меньше. Пассажирские поезда по сравнению с грузовыми также следуют с более высокими скоростями. На графиках движения их показывают красным цветом.
Рис. Фрагмент графика движения поездов
Ход поезда изображается на графике в виде движения точки в системе координат, где по оси абсцисс откладывается время суток , а по оси ординат пройденное расстояние . Таким образом, график движения выражает зависимость . След движения точки условно принимают за прямую, соединяющую точки отправления и прибытия поезда на смежных раздельных пунктах, исходя из того, что поезд следует по перегону с постоянной скоростью. Фактически эта скорость изменяется, особенно при замедлении поезда перед остановкой, разгоне после отправления, а также в зависимости от продольного профиля линии.
График строится на стандартной сетке с масштабом времени 4 мм = 10 мин и расстояние 2 мм = 1 км. На сетке каждый час разделен вертикальными линиями на шесть 10-минутных интервалов, при этом получасовые деления показываются штриховой линией.
Нечетные поезда наносятся сверху вниз, а четные - снизу вверх. В точках пересечения линий движения поездов с осями раздельных пунктов в тупых углах ставится последняя цифра времени прибытия, отправления или проследования поездов, указывающая число минут сверх целого десятка.
Для составления графика должны быть определены его основные элементы:
время хода поездов различных категорий по перегонам;
продолжительность стоянки поездов на станциях для выполнения технических, грузовых и пассажирских операций;
станционные интервалы;
интервалы между поездами в пакете;
время нахождения локомотивов на станциях локомотивного депо и пунктах оборота.
Станционными интервалами называются минимальные промежутки времени, необходимые для выполнения операций на раздельных пунктах по приему, отправлению и пропуску поездов. Основными станционными интервалами для однопутных линий являются интервал неодновременного прибытия и интервал скрещения (рис.2), а также интервалы попутного прибытия и попутного отправления , которые должны соблюдаться при обгоне поездов как на однопутных, так и на двухпутных линиях (рис.3). Интервал между поездами в пакете при автоблокировке устанавливается исходя из разграничения поездов тремя блок-участками, чтобы второй поезд следовал на зеленый огонь без снижения скорости. Значение этого интервала находится на уровне 8-6 мин.
График движения поездов составляют одновременно для всей сети железных дорог сроком на 1 год и вводят в действие обычно в конце весны или в начале лета. На зимний период его корректируют в связи с сезонными изменениями размеров перевозок.
В связи с колебаниями фактических размеров движения, отклонениями по времени хода отдельных поездов, отказами технических средств и другими причинами возникает необходимость диспетчерского управления и регулирования движения поездов. Диспетчер участка ведет вручную или в случае автоматизации его рабочего места автоматически график исполненного движения, на котором показываются фактические данные о проследовании поездов. График исполненного движения является первичным документом учета и отчетности о выполненной работе.
2.7 Понятие об инвентарном и рабочем парке грузовых вагонов и локомотивов
Рабочий парк грузовых вагонов - вагоны, принадлежащие Российским железным дорогам и находящиеся во всех видах перевозочного процесса: в движении, на станциях, под погрузочно-выгрузочными операциями и т.д. Вагоны, находящиеся в ремонте в депо, в запасе (резерве), в аренде, в хозяйственной работе, образуют нерабочий парк грузовых вагонов. Вагоны рабочего и нерабочего парков образуют инвентарный парк вагонов.
Парк пассажирских вагонов также включает рабочий и нерабочие парки. Рабочий парк локомотивов - локомотивы в грузовом и пассажирском движении, занятые на маневровой и хозяйственной работе, в процессе экипировки, в ожидании работы. Нерабочий парк локомотивов составляют локомотивы во всех видах ремонта, в техническом обслуживании, а также локомотивы, находящиеся в запасе и аренде.
Локомотивы рабочего и нерабочего парка закрепляются за конкретными депо и составляют инвентарный парк депо.
2.8 Показатели объема работы железных дорог
Показатели объема работы определяются для сети железных дорог в целом, ее подразделений - железных дорог и отделений, для железнодорожных станций, депо, дистанций пути, сигнализации и связи и т.д. Наиболее общим показателем объема грузовой работы являются погруженные и перевезенные тонны груза за сутки, месяц, год. В число перевезенных грузов включаются также грузы, принятые с иностранных железных дорог и других видов транспорта.
Объем перевезенных пассажиров определяется их количеством.
Учитывая разные расстояния перевозки, будет разный объем перевозочной работы, который называется соответственно грузооборотом и пассажирооборотом.
Грузооборот измеряется в тонно-километрах.
Пассажирооборот измеряется в пассажиро-километрах.
Если известна средняя дальность перевозки 1 т груза по сети железных дорог и средняя дальность поездки одного пассажира , то грузооборот и пассажирооборот будут соответственно равны
,
.
Пользуются также понятием - приведенный грузооборот, который определяют суммированием грузооборота и пассажирооборота.
Для оценки уровня загрузки сети объемом транспортной работы используют показатель грузонапряженность железных дорог
ткм/км,
где Lэ - эксплуатационная длина железнодорожной линии, км.
Кроме рассмотренных показателей объема работы установлены такие показатели, как работа сети, работа дороги и работа отделения, причем каждый из них не связан непосредственно с механической работой, как грузооборот.
Работа сети U
или ,
где - суточное количество погруженных вагонов вместе с вагонами, поступившими с иностранных дорог;
- суточное количество выгруженных вагонов и переданных на иностранные дороги.
Работа дороги (отделения)
или
,
где - суточное количество принятых груженых вагонов;
- суточное количество сданных груженых вагонов.
2.9 Показатели использования грузовых вагонов
Рассчитываются различные показатели использования грузовых вагонов, повышение которых (а для других снижение) имеет большое значение для экономически эффективной работы . Такие показатели в отличие от количественных называются качественными. К ним относятся следующие.
Статическая нагрузка - фактическое количество груза, погруженного в вагон. Обычно рассчитывают среднюю статическую нагрузку отдельных типов вагонов и всех погруженных вагонов на станции, отделении, дороге, сети
т/вагон,
где - суммарная масса погруженных грузов, т;
U - число использованных вагонов для погрузки этих грузов.
Рассматривают также среднюю динамическую нагрузку вагонов с учетом их суточного пробега. Различают среднюю динамическую нагрузку груженных вагонов
т/ваг,
где nSгр - суточный пробег груженных вагонов (сумма произведений числа вагонов на расстояние их следования), вагоно-км.
Динамическую нагрузку вагонов рабочего парка определяют с учетом пробега порожних вагонов
