Список использованных источников
Алгоритмизация решений задач интервального разграничения и регулирования скоростей поездов на основе когнитивного метода
Список исполнителей
Фамилия, имя, отчество Должность, ученая степень Раздел отчета
Кокурин И.М. Гл. научный сотрудник, д.т.н. Введение, заключение,
Разделы 1,2
Пушкин И.А. Аспирант Раздел 1, программы,
Расчеты, диаграммы
Введение
Результаты исследований [1,2], посвященных разработке технологических и теоретических основ построения железнодорожных автоматизированных систем управления движением поездов, и анализ применяемых методов их интервального разграничения [3,4], доказали эффективность определения длин «фиксированных» и «подвижных» блок-участков на основе вычислений тормозных путей поездов, используя современные правила тяговых расчетов [5]. Опыт внедрения современных систем автоматизации управления железнодорожным движением и анализ перспектив их развития [6,7] убеждают в необходимости первоочередного и детального решения прикладных задач интервального разграничения поездов, способы решения которых составляют содержание данной работы.
Определение межпоездных расстояний и интервалов.
Свод правил [8] проектирования систем железнодорожной автоматики и телемеханики, в разделе системы интервального регулирования движения поездов (СИРДП), включает ряд требований к автоблокировке (АБ) с трехзначной системой сигнализации и автоматической локомотивной сигнализации (АЛС), используемой как самостоятельное средство сигнализации и связи при движении поездов (АЛСО), которые сводятся к следующим:
|
|
|
-длина каждого блок-участка должна быть не менее тормозного пути полного служебного торможения и экстренного торможении от устройств АЛС с максимальных допустимых скоростей на данном участке пути.
- длина каждого блок-участка должна быть не менее тормозного пути служебного торможения, необходимого для снижения скорости с максимальной в данном месте пути до скорости проследования путевого светофора с непрерывно горящим желтым огнем (Vкж) или сигнального знака "Граница блок-участка" АЛСО при желтом огне локомотивного светофора (индикатора), а также не менее тормозного пути служебного торможения и экстренного торможения от устройств АЛС со скорости Vкж до полной остановки перед светофором с запрещающим сигнальным показанием или сигнальным знаком АЛСО. В тормозном пути служебного торможения необходимо учитывать путь, проходимый поездом за время смены сигнального показания локомотивного светофора с зеленого на желтое, до 6 с при АЛСН и до 3 с при АЛС-ЕН, и восприятия сигнального показания машинистом - 3 с.
|
|
|
- суммарная длина двух смежных блок-участков должна быть не менее тормозного пути служебного торможения, определенного с максимальной допустимой скорости в данном месте пути до полной остановки поезда в их пределах с учетом расстояния, проходимого поездом за время смены сигнальных показаний АЛС и восприятия их машинистом.
- длина блок-участка перед входным светофором должна быть не менее тормозного пути при полном служебном торможении и экстренном торможении от устройств АЛС с максимальной допустимой скорости до полной остановки поезда и обеспечивать заданный межпоездной интервал при приеме поездов на станцию с отклонением по стрелочным переводам.
При трехзначной АБ и АЛСО с защитными (не кодируемыми) участками дополнительно к вышеуказанным требованиям предъявляются следующие:
- длина защитного участка должна быть не менее тормозного пути экстренного торможения от устройств АЛС, определенного со скорости Vкж до полной остановки поезда;
- суммарная длина блок-участка и смежного с ним защитного участка на перегоне должна быть не менее тормозного пути, определенного для данного места при экстренном торможении от устройств АЛС с максимальной допустимой скорости до остановки поезда перед хвостом впереди следующего поезда.
|
|
|
Эти нормы обусловливают необходимость определения максимальных тормозных путей для всех способов торможения поездов всех скоростных категорий, пропускаемых по проектируемому участку. С этой целью используется метод тяговых расчетов [5], который начинается с подготовки исходных данных, включающих спрямленный профиль пути, максимальные скорости и нормативные тормозные коэффициенты, расчетные коэффициенты трения поездов.
Сюда дать формулы тяговых расчетов для торможения: сопротивления коэффициенты и т.д.
Основное удельное сопротивление движению четырехосных вагонов
– из ПТР 2016г
– из ПТР 1985г.
Основное удельное сопротивление движению пассажирских вагонов
– из ПТР 2016г
– из ПТР 1985г.
Основное удельное сопротивление движению грузового локомотива
Основное удельное сопротивление движению пассажирского локомотива
Основное удельное сопротивление движению локомотива по ПТР 1985
|
|
|
Расчетный коэффициент трения между колесом колодкой грузового и пассажирского вагона
Путь подготовки тормозов к действию:
Sп = 0, 278 Vнт tп 
,
Время подготовки тормозов к действию (tп) при управлении тормозами с головы поезда (режим воздухораспределителей — груженый или средний) определять по формулам для грузового поезда:
Время подготовки тормозов к действию (tп) при управлении тормозами с головы поезда (режим воздухораспределителей — груженый или средний) определять по формулам для пассажирского поезда по ПТР 2016:
Время подготовки тормозов к действию (tп) при управлении тормозами с головы поезда (режим воздухораспределителей — груженый или средний) определять по формулам для пассажирского поезда по ПТР 1985:
где Vнт - скорость начала торможения.
Таблица 1. Расчетные величины
| Нормативный тормозной коэффициент | Пассажирский поезд | Грузовой поезд |
 при V <90
| 3.3 | |
| при V <120
| 6.0 |
В соответствии с нормативами по тормозам поездов [16], для максимальных скоростей движения поездов устанавливается единое наименьшее тормозное нажатие в перерасчете на чугунные тормозные колодки на каждые 100 тс веса: состава груженого грузового, порожнего грузового поезда с числом осей от 400 до 520 (включительно) и рефрижераторного поезда для скоростей движения до 90 км/ч включительно (пневматические тормоза, чугунные и композиционные тормозные колодки) – 33 тс.
При 100 % включенных и исправно действующих тормозах допускается принимать расчетные нажатия без подсчета 60 тс на 100 тс веса поезда при скорости движения до 120 км/ч включительно для моторвагонных поездов всех серий, пассажирских поездов с пассажирскими локомотивами всех серий, грузовыми локомотивами серий ВЛ80 всех индексов, ВЛ10, ВЛ10у, ВЛ11, ВЛ11м, ВЛ65, ВЛ82, ВЛ82м и составами из цельнометаллических вагонов для перевозки пассажиров, в том числе вагонов габарита РИЦ (кроме межобластных тарой до 48 тс);
При расчете времени подготовки тормозов к действию tп при экстренном, полном служебном и служебном торможениях добавляется для АЛСН 9с, для АЛС-ЕН 6. При автостопном торможении от устройств АЛС добавка составляет для АЛСН 14с, а для АЛС-ЕН 9с.
В расчетах, где учитывается применение экстренного торможения, расчетный тормозной коэффициент принимать равным его полному значению. Если учитывается применение полного служебного торможения (например, при расстановке постоянных сигналов), расчетный тормозной коэффициент принимать равным 0,8 его полного расчетного значения.
При остановках на станциях и раздельных пунктах, предусмотренных графиком движения, расчетный тормозной коэффициент принимать равным 0,5, а для пассажирских поездов, электро- и дизель-поездов — 0,6 его полного расчетного значения.
Тормозной путь поезда включает две составляющие:
Sтп = Sп + Sд. 
Исходные данные:
Ограничение скорости на участке для пассажирского поезда 120 км/ч, для грузового поезда 80 км/ч.
Пассажирский локомотив ТЭП70, грузовой локомотив – 2ТЭ116
Длина пассажирского поезда 18 вагонов, грузового – 57 условных вагонов
Профиль пути:
Правило 1. Gi – блок операторов.
Правило 2. Блок операторов Gi должен предшествовать блоку операторов Gj.
Правило 3. Условный переход обозначается Bi[], i = 1, 2,…, n и имеет два исхода: соблюдение условия «да» и несоблюдение «нет» (может отсутствовать). Операторы условия выполняются в [].
Правило 4. При соблюдении условия Bi выполняется следующий за ним блок операторов алгоритма Gi, i = 1, 2, …, k до оператора (Bi) или конца условия.
Правило 5. При несоблюдении условия Bi выполняется блок операторов алгоритма Gj, j = 1, 2, …, m, указываемый в скобках и после bi (bi Gj).
Правило 6. Логическое условие Bi необходимо формулировать так, чтобы при его соблюдении требовалось выполнить блок алгоритмов Gi, = 1,2,…, k, который следует выполнять перед основным блоком алгоритма Gj только в условиях, затрудняющих выполнение блока Gj, j = 1, 2, …, m.
Правило 7. Цикл — разновидность управляющей конструкции, предназначенная для организации многократного исполнения набора инструкций – тела цикла. Цикл обозначается Fi{}, i = 1, 2,…, n. У цикла может быть блок инициализации параметров (S), блок проверки условия повторения цикла (I), блок модификации параметров (M). Тело цикла записывается в {}
Правило 8. Одновременное выполнение операторов алгоритма невозможно, поскольку решение задачи может происходить только при их последовательном выполнении.
Алгоритм расчёта плана и профиля на длине поезда
G1B1[G2(B1)FSIM1[G3]G4]
G1 – определение элемента плана и профиля, на котором находится хвост поезда.
B1 – Условие. Если голова поезда находится на том же элементе, то выполняется блок G2, иначе выполняется блок FSIM1
G2 – Уклон на длине поезда равен уклону на найденном элементе
FSIM1 – Цикл определения среднего по длине уклона на длине поезда.
S – Блок инициализации. Значение итогового уклона равно нулю
I – Условие выполнения – пока голова поезда находится дальше текущего элемента плана и профиля
M – Блок модификации. Цикл переходит к следующему элементу плана и профиля, в сторону головы поезда.
G3 – Прибавить к итоговому значению уклона произведение уклона текущего элемента и длины поезда, находящегося на текущем элементе.
G4 – Разделить полученное значение уклона на длину поезда, чтобы получить средний по длине уклон на длине поезда.
Результаты расчёта тормозных путей грузового и пассажирского поездов
| Блок-участок | Длина Б/У, м | Длина тормозного пути полного служебного торможения пассажирского поезда | Длина тормозного пути автостопного торможения пассажирского поезда | Длина тормозного пути полного служебного торможения грузового поезда | Длина тормозного пути автостопного торможения грузового поезда |
| Ч2/10 | 1889 | 1647 | 1889 | 1226 | 1391 |
| 10/8 | 1816 | 1527 | 1816 | 1184 | 1352 |
| 8/6 | 1816 | 1544 | 1816 | 1144 | 1334 |
| 6/4 | 1803 | 1523 | 1803 | 1110 | 1305 |
| 4/2 | 1810 | 1534 | 1810 | 1111 | 1310 |
| 2/Ч | 2886 | 1514 | 1812 | 1078 | 1295 |
Блок участок 2/Ч, длиной 2886м, оказался длиннее максимального тормозного пути автостопного торможения пассажирского поезда, равного 1812м. Поэтому первым вариантом уменьшения длины этого блок-участка является равномерное его избыточной длины между всеми остальными блок-участками. В результате такого решения получаются следующие длины блок-участков.
Таблица2. Длины блок-участков при равномерном распределении избыточной длины одного из них
| Блок-участок | Длина Б/У, м |
| Ч2/10 | 2003 |
| 10/8 | 2003 |
| 8/6 | 2004 |
| 6/4 | 2003 |
| 4/2 | 2003 |
| 2/Ч | 2004 |
Участок с расставленными и распределёнными светофорами
Максимальное межпоездное расстояние для этого решения длины составит:
= 6,860*60/80 = 5,145мин
= (1440 – 150) 0,96/ 
= 1290*0,96/(24*5,145) = 10,0 поездов в час.
= 6,860*60/120 = 3,430мин
= (1440 – 150) 0,96/ = 1290*0,96/(24*3,430) = 15,0 поездов в час.
Увеличение длины предвходного блок-участка повышает длительность станционного интервала попутного прибытия. Поэтому длина этого блок-участка должна быть равной длине максимального тормозного пути для данного места пути. На рассматриваемом перегоне этот БУ можно сократить на 2886 – 1812 = 1074м. Увеличение самого длинного БУ (Ч2/10) недопустимо, поскольку приведёт к росту межпоездного интервала и снижению пропускной способности перегона.
Следовательно, требуется разделить избыточную длину предвхоного БУ, между длинами остальных блок-участков, сделав их длины более максимальных тормозных путей. При этом следует сохранить равенство длин блок-участков длинам соответствующих тормозных путей, для предвходного БУ и двух БУ удаления за выходным светофором, которые оказываю существенное влияние на пропускную способность перегона.
Таблица
| Блок-участок | Длина Б/У, м |
| Ч2/10 | 1889 |
| 10/8 | 1816 |
| 8/6 | 2167 |
| 6/4 | 2168 |
| 4/2 | 2168 |
| 2/Ч | 1812 |
Максимальное межпоездное расстояние при втором способе определения длин блок-участков составит:
.
Максимальны межпоездной интервал составит:
= 7,354*60/80 = 5,56мин.
Пропускная способность перегона при втором способе определения длин блок-участков будет равна:
= (1440 – 150) 0,96/ 
= 1290*0,96/24*5,56 = 9 поездов в час.
= 7,354*60/120 = 3,677 мин
= (1440 – 150) 0,96/ = 1290*0,96/(24*3,677) = 14,0 поездов в час.
Расчеты показывают, что пропускная способность перегона при определении длин блок-участков по первому способу, составит 10 грузовых поездов в час, а по второму способу только 9 поездов. С пассажирскими поездами по первому способу получилось 15 поездов в час, а по второму – 14.
Далее интересно рассмотреть другие способы определения длин блок-участков.
Далее прошлогодний текст
Расстановка светофоров трехзначной АБ и сигнальных знаков «Граница блок-участка» при АЛСО, как правило, должна обеспечивать пропуск поездов с максимальными установленными скоростями: пассажирских – до140км/ч, грузовых – до 90 км/ч, а при четырехзначной АБ – пассажирских до120км/ч, грузовых до 80 км/ч.
Нормы проектирования признают, что расстановка светофоров и сигнальных знаков по тормозным путям создает блок-участки (БУ) минимальных длин, исключающие столкновения попутных поездов и создающие наименьшие межпоездные интервалы, при которых достигается максимальная пропускная способность железнодорожных участков.
Однако расставлять светофоры автоблокировки (АБ) нормы [5,6] рекомендуют двумя способами по наибольшему из минимальных межпоездных интервалов расчетной пары поездов 1 и 2, которые движутся по участку с одинаково изменяющейся скоростью в зависимости от пройденного расстояния Vп1,2 = f (S).
При первом способе длины БУ, определяющие координаты установки светофоров, рассчитывают посредством наложения расчетного межпоездного интервала на кривую скорости с засечками времени расчетного поезда. При втором способе кривую времени хода головы второго поезда расчетной пары сдвигают на этот интервал относительно кривой времени движения хвоста первого поезда. В итоге оба способа основываются на делении интервала между хвостом первого поезда и головой второго на равные промежутки времени, по которым, учитывая скорости расчетных поездов, определяют длины блок-участков (БУ).
Разработчики обоих способов расстановки светофоров предполагают, что такое решение создаёт условия для движения второго поезда расчетной пары при зеленом огне локомотивного светофора или индикатора автоматической локомотивной сигнализации (АЛС), если, при сближении на расчетный межпоездной интервал, поезда будут проходить каждый БУ всего проектируемого участка 
за постоянный промежуток времени τбук, равный:
τбук = Iмпхг/k = const, (1)
где Iмпхг – наибольший из минимальных межпоездных интервалов на проектируемом участке между хвостом первого расчетного поезда и головой второго;
k – количество БУ в этом межпоездном интервале, необходимое для движения поезда 2 при зеленом огне локомотивного светофора.
Количество БУ в минимально необходимом межпоездном расстоянии для движения второго поезда при зеленом сигнальном показании на локомотивном светофоре изменяется (рис.1) от трех до пяти в зависимости от значности АБ и АЛС, а также от способов кодирования БУ и наличия защитных участков (ЗУ).
При трехзначной АБ с АЛС без ЗУ (рис.1,а) минимально необходимое межпоездное расстояние 
между центрами тяжести расчетной пары поездов 1 и 2 принимается равным трем БУ и составляет:
,
где 
– длины трех блок-участков при трехблочном разграничении расчетных поездов;
– длины поездов 1 и 2 расчетной пары;
l сп1 – расстояние, проходимое хвостом поезда 1 в интервале времени от освобождения БУ за светофором 6 до смены сигнальных показаний светофоров и кодов АЛСН за поездом 1;
l сп2 – расстояние, проходимое головой поезда 2, за промежуток времени от занятия БУ за светофором 10 с зеленым огнем до окончания проверки системой АЛС сохранения зеленого огня на локомотивном светофоре.
Защитные участки устраивают на перегонах за каждым светофором трехзначной АБ (рис.1,б), используя дополнительные рельсовые цепи. Длина каждого защитного участка 
должна быть [5,6] не менее тормозного пути экстренного торможения от устройств АЛС, определенного с максимально-возможной скорости входа на защитный участок – 60 км/ч для всех категорий поездов.
Длины ЗУ получаются менее длин БУ. В этих условиях после освобождения хвостом первого поезда ЗУ за светофором 6 поезд 1 ограждается одним светофором с красным огнем, и обеспечиваются указанные на рис.1,б сигнальные показания светофоров и коды АЛСН за поездом 1. Если в этот момент времени голова поезда 2 займет БУ за светофором 12, то на локомотивном светофоре сохранится зеленый огонь и минимально необходимое межпоездное расстояние 
составит:
,
где 
длина защитного участка за светофором 6.
После освобождения хвостом первого поезда БУ за светофором 6 при занятом ЗУ за светофором 4 поезд 1 ограждается двумя светофорами с красным огнем (рис.1,в). Сигнальные показания светофоров и коды АЛСН за поездом 1 не меняются, но создается минимально необходимое межпоездное расстояние 
, равное:
где 
– длины каждого из четырех БУ трехзначной АБ.
Продвижение головы поезда 2 за светофор 10, во время занятия хвостом первого поезда ЗУ за светофором 4 (см. рис.1,в), может стать причиной появления на локомотивном светофоре желтого огня, длительность которого зависит от соотношения длин БУ и скоростей пары попутных поездов 1 и 2.
Поэтому при использовании ЗУ с длинами, менее длин БУ, в качестве расчётного межпоездного расстояния необходимо выбирать наибольшее расстояние из двух минимальных, которое увеличивается на один блок-участок.
Длина каждого БУ четырехзначной АБ составляет около половины длины соответствующего БУ трехзначной. В случае передачи кода «ж» в два БУ от светофора с желтым огнем и от светофора с одновременно горящими желтым и зеленым огнями (рис.1,г) и равенстве длин ЗУ и БУ, минимальное межпоездное расстояние составит:
В условиях передачи кода «ж» в один БУ (рис.1,д) и равенстве длин ЗУ и БУ, создается минимально необходимое межпоездное расстояние, равное:
В условиях АЛСО при подаче кода «ж» в один блок-участок и равенстве длин ЗУ и БУ, минимальное межпоездное расстояние составляет:
В случае подачи кода «ж» в два БУ и длинах ЗУ, равных длинам БУ, минимальное межпоездное расстояние равно:
После расстановки светофоров и сигнальных знаков длины блок-участков становятся постоянными величинами, а минимальные межпоездные интервалы поездов, движущихся с более высокими скоростями, чем расчетные поезда, получаются меньше. Поэтому расставлять светофоры требуется [5,6] по наибольшему минимальному для всего участка расчетному межпоездному интервалу, который способны выдерживать самые медленно движущиеся поезда. Такая расстановка завышает межпоездные интервалы для более быстрых поездов, уменьшая их пропускную способность.
Применение ЗУ, повышая безопасность движения, увеличивает минимально необходимые межпоездные расстояния, что снижает пропускную способность. В случае ложной занятости защитного участка загораются красные огни на двух соседних путевых светофорах, проследование которых с особой бдительностью и скоростью до 20 км/ч увеличивает межпоездные интервалы, тем более, чем длиннее блок-участки и поезда.
При длинах ЗУ менее длин БУ минимально необходимое межпоездное расстояние в процессе движения расчетной пары поездов изменяется. Поэтому для расстановки светофоров требуется использовать большее из двух межпоездных расстояний, которые более на длину одного БУ. Длины БУ, при определении их по тормозным путям, уменьшаются по сравнению с длинами защитных участков. Поэтому необходимо исследовать эффективность использования ЗУ с разными длинами для сокращения межпоездных расстояний и интервалов.
Для выполнения условия (1), обеспечивающего движение поезда 2 при зеленом огне на локомотивном светофоре, расчетная пара поездов, при сближении на минимальные межпоездные расстояния, должна двигаться с одинаково изменяющейся скоростью в зависимости от пройденного расстояния, которая использована в процессе расстановки светофоров. Однако скорости поездов всех категорий изменяются в процессе эксплуатации и модернизации инфраструктуры и подвижного состава. Поэтому нормативные графики движения графисты-технологи разрабатывают ежегодно, учитывая изменения установленных скоростей. По графикам составляют расписания движения поездов, в которых моменты времени прибытия и отправления поездов корректируют по измененным межпоездным интервалам.
Скорости тяжеловесных поездов на подъемах, а также обгоняемых поездов всех категорий снижаются в большей степени, чем у других поездов. Изменять графиковые станции обгона и скрещения поездным диспетчерам необходимо при существенных отклонениях от расписания поездов всех категорий. Обгонять грузовые поезда приходится даже поездами одинаковых категорий при уменьшении их приоритетов пропуска по участку. Это требуется в условиях задержек приема поездов на технические станции или на соседние диспетчерские участки, а также в случаях малой длительности оставшегося времени непрерывной работы локомотивных бригад, необходимости ускоренной смены и использования поездного локомотива, прибывающего на техническую станцию и т.д.
Для поездов более высоких скоростных категорий, чем расчетные, по которым расставлены светофоры, а также для пар попутных поездов из разных категорий, выполнить условие (1) невозможно, поскольку они двигаются с другими скоростями.
Рис. 1. Схемы разграничения попутных поездов.
В процессе проектирования АБ расчетные координаты светофоров и сигнальных знаков изменяют, учитывая расположение переездов, искусственных сооружений, пассажирских платформ, особенности конструкций пути и контактной сети, а также условия видимости светофоров и сигнальных знаков АЛСО.
В итоге, любой способ расстановки светофоров и сигнальных знаков АЛСО не обеспечивает выполнение условия (1), даже для расчетной пары поездов. Поэтому для движения поезда 2 при зеленом огне локомотивного светофора (см. рис. 1,а) необходимо для всех БУ участка 
выполнять условие (2). Оно требует, чтобы голова поезда 2, удаленного от поезда 1 на минимально необходимое межпоездное расстояние, не занимала БУ за очередным светофором с зеленым огнем (10) до поступления в этот БУ кода зеленого огня:
≥ 
+ 
, (2)
где 
времени занятия головой второго поезда БУ за очередным светофором (10) с зеленым огнем; 
затраты времени на проверку системой АЛС сохранения зеленого огня на локомотивном светофоре поезда 2; 
время 
освобождения хвостом первого поезда БУ перед очередным светофором с красным огнем (4); 
затраты времени на смену сигнальных показаний светофоров и кодов АЛСН в блок-участках за поездом 1.
На основе сигнализации систем АБ и АЛС, а также информации дежурных по станциям и поездного диспетчера об условиях пропуска по участку (станциях обгона или скрещения, стоянках и т.д.) машинисты получают возможность при сближении поездов, снижая скорость поезда 2, сокращать длительность желтого огня на локомотивном светофоре.
При этом наиболее важным для машинистов является знание мест расположения светофоров и сигнальных знаков, а также возможность их видимости. К этому добавляется умение оценивать тяговые и тормозные возможности управляемого поезда, знание плана и профиля пути, путевого развития станций, координат ограничений скорости, особенностей конструкций пути и контактной сети, сигнализации светофоров и кодирования блок-участков.
В итоге, при всех способах расстановки светофоров и сигнальных знаков, машинисты получают возможность создавать межпоездные расстояния (см. рис.1), которые включают количества БУ, необходимые для движения при зеленом огне на локомотивных светофорах или индикаторах АЛС.
Если расставлять светофоры по межпоездному интервалу, то необходимо использовать наибольший для участка минимальный межпоездной интервал, который способны выдерживать самые медленные поезда. После расстановки такие интервалы становятся избыточными для поездов более высоких скоростных категорий, что снижает пропускную способность участков.
При разработке нормативных графиков движения межпоездные интервалы, определяют графисты-технологи по количествам поездов, которые необходимо пропустить по участку в разные периоды суток. Количества поездов различных категорий определяются задаваемыми объемами перевозок пассажиров и грузов. В часы пик, особенно для пригородных перевозок, используются уменьшенные межпоездные интервалы, допустимые системой ИРДП.
Длительности остановок пригородных поездов у пассажирских платформ разработчики графиков включают в межпоездные интервалы при движении поездов без обгонов и скрещений. В иных случаях длительности остановок учитывают в станционных интервалах.
Время начала и длительности межпоездных и станционных интервалов пригородных, местных и дальних пассажирских поездов графисты-технологи согласовывают с разработчиками ведомостей занятия путей головных станций, планов оборота составов и графиков работы поездных бригад. Эти данные используются при разработке графиков и расписаний движения.
При расстановке светофоров по тормозным путям создаются самые короткие блок-участки, которые поезда всех скоростных категорий имеют возможность проходить за разные, но минимальные промежутки времени. Это создает резервы наличной пропускной способности. Резервы требуются в условиях пропуска по участку дополнительных поездов, которые обходят соседние ремонтируемые участки, а также при движении поездов с пониженными скоростями. Это происходит при двустороннем движении по одному пути двухпутных участков во время ремонта другого пути, после окончания ремонта на данном пути до разрешения движения с установленной скоростью, а также при выдаче предупреждений о временном снижении установленной скорости.
Следовательно, расставлять светофоры АБ и сигнальные знаки АЛСО целесообразно только, исходя из расчетных тормозных путей, которые определяются методом тяговых расчетов по утвержденным формулам, в которых:
Основное удельное сопротивление движению четырехосных вагонов
– 2016
– 1985
Основное удельное сопротивление движению пассажирских вагонов
– 2016
– 1985
Основное удельное сопротивление движению грузового локомотива
Основное удельное сопротивление движению пассажирского локомотива
Основное удельное сопротивление движению локомотива по ПТР 1985
Расчетный коэффициент трения между колесом колодкой грузового вагона
Расчетный коэффициент трения между колесом колодкой пассажирского вагона
Путь подготовки тормозов к действию:
Sп = 0, 278 Vнт tп ,
Время подготовки тормозов к действию (tп) при управлении тормозами с головы поезда (режим воздухораспределителей — груженый или средний) определять по формулам для грузового поезда:
Время подготовки тормозов к действию (tп) при управлении тормозами с головы поезда (режим воздухораспределителей — груженый или средний) определять по формулам для пассажирского поезда по ПТР 2016:
Время подготовки тормозов к действию (tп) при управлении тормозами с головы поезда (режим воздухораспределителей — груженый или средний) определять по формулам для пассажирского поезда по ПТР 1985:
где Vнт - скорость начала торможения.
Путь действительного торможения. Это ΔSi д , которое надо просуммировать от i до n. В знаменателе должно быть (bт + w’ ± i с ), bт и i с в других формулах
Таблица 1. Расчетные величины
| Обозначения используем величин | Пассажирский поезд Грузовой поезд | |
| Расчетный тормозной коэффициент | ||
| при V <90
| 3.3 | |
| при V <120
| 6.0 | |
При расчете времени подготовки тормозов к действию tп при экстренном, полном служебном и служебном торможениях добавляется для АЛСН 9с, для АЛС-ЕН 6. При экстренном торможении от устройств АЛС добавка составляет для АЛСН 12с, а для АЛС-ЕН 9с.
При служебном торможении тормозное усилие bт принимается равным 0,65, при полном служебном 0,8, а при экстренном и автостопном 1,0.
Тормозной путь поезда включает две составляющие:
Sтп = Sп + Sд.
Таблица 2. Результаты тяговых расчетов
| Уклон | Служебное торможение | Полное служебное торможение | Экстренное торможение | Автостопное торможение при АЛСН | Автостопное торможение при АЛС-ЕН |
| Пассажирские поезда | |||||
| Тормозной путь со скорости 120 км/ч, м | |||||
| 10‰ | 1353,55 | 1193,78 | 1040,10 | 1440,10 | 1140,10 |
| 0‰ | 1770,73 | 1497,57 | 1255,47 | 1655,47 | 1355,47 |
| -10‰ | 2423,95 | 1929,66 | 1537,59 | 1937,59 | 1637,59 |
| Тормозной путь со скорости 140 км/ч, м | |||||
| 10‰ | 1675,27 | 1481,44 | 1292,57 | 1759,23 | 1409,23 |
| 0‰ | 2345,15 | 1979,46 | 1654,41 | 2121,08 | 1771,08 |
| -10‰ | 3322,58 | 2645,41 | 2103,96 | 2570,63 | 2220,63 |
| Длина защитного участка, м | |||||
| 10‰ | 271,29 | 471,29 | 321,29 | ||
| 0‰ | 208,16 | 1655,47 | 1355,47 | ||
| -10‰ | 387,03 | 587,03 | 437,03 | ||
| Грузовые поезда | |||||
| Тормозной путь со скорости 80 км/ч, м | |||||
| 10‰ | 799,81 | 732,89 | 663,36 | 930,03 | 730,03 |
| 0‰ | 1282,17 | 1094,62 | 928,11 | 1194,77 | 994,77 |
| -10‰ | 2216,95 | 1692,22 | 1312,24 | 1578,90 | 1378,90 |
| Тормозной путь со скорости 90 км/ч, м | |||||
| 10‰ | 1022,32 | 933,40 | 841,01 | 1141,01 | 916,01 |
| 0‰ | 1640,30 | 1396,32 | 1178,99 | 1478,99 | 1253,99 |
| -10‰ | 2899,67 | 2193,99 | 1686,73 | 1986,73 | 1761,73 |
| Длина защитного участка, м | |||||
| 10‰ | 297,51 | 1141,01 | 916,01 | ||
| 0‰ | 372,54 | 1478,99 | 1253,99 | ||
| -10‰ | 499,59 | 1986,73 | 1761,73 | ||
Рисунок 2,а. Тормозные пути при уклоне 0‰. Надо увеличить рисунки, трудно читать надписи.
Рисунок 2,б. Тормозные пути при уклоне 10‰
Рисунок 2,в. Тормозные пути при уклоне -10‰
Эконмическая эффективность установки дополнительных светофоров и сигнальных знаков обосновывается значительной стоимостью сокращаемых поездо-часов проследования диспетчерских участков в обычных условиях и при выполнении ремонтных работ.
Перспективы увеличения максимальных тормозных путей с повышением скоростей поездов необходимо учитывать, создавая запасы длин БУ на основе прогноза реконструкции инфраструктуры и модернизации подвижного состава. С этой целью нормы [5,6] устанавливают длину блок-участков не менее 1000м.
Эти перспективы лучше всего учитывают подвижные блок-участки [4], длины которых определяются не максимальными тормозными путями для всех категорий поездов, проходящих по участку, а рассчитываются для поездов, движущихся в данные моменты времени. Происходящее при этом сокращение длин подвижных БУ повышает пропускную способность участков. Отсутствие светофоров и сигнальных знаков затрудняет машинистам регулирование скоростей поездов. Поэтому необходимо обеспечить надежную и своевременную индикацию на локомотивах координат головы каждого поезда, достижение которых должно сопровождаться указываемыми величинами скорости.
Технология расстановки светофоров по тормозным путям (рис.2) иллюстрируется на примере двухпутного перегона с трехзначной АБ и АЛС, в условиях движения пассажирских и грузовых поездов. С помощью тяговых расчетов установлено, что максимальные тормозные пути требуются для пассажирского поезда, которые определили длины блок-участков. Наибольшее для перегона минимальное межпоездное расстояние Lмпр трехзначной АБ без ЗУ, включающее три БУ (Ч2-12, 12-10 и 10-8), создает наибольший минимальный межпоездной интервал для грузовых поездов Iмиг = 4,74 мин, а для пассажирских поездов Iмип = 3,03 мин. Использование ЗУ увеличивает межпоездные расстояния на один БУ и межпоездные интервалы грузового и пассажирского поездов становятся равными Iмиг = 6,06 мин и Iмип = 3,9 мин.
Наличная пропускная способность двухпутного перегона за час при автоблокировке (АБ) определяется [7] по формуле:
(3)
где I мпи – наибольший минимальный для перегона межпоездной интервал между центрами тяжести поездов, для которых рассчитывается пропускная способность; tтех – затраты времени в сутки на ремонтно-восстановительные работы (150 мин); 
– коэффициент надежности технических средств (0,95).
Результаты расчета пропускной способности по формуле (3) представлены в таблице 1.
Таблица 3. Зависимость пропускной способности двухпутного перегона за час при трехзначной АБ от наибольшего минимального межпоездного интервала
| Межпоездной интервал, мин | 2 | 4 | 5 | 6 | 8 | 10 | 12 |
| Пропускная способность, поездов/ч | 25 | 12 | 10 | 8 | 6 | 5 | 4 |
Рисунки должны соответствовать таблице интервалов и пропускной способности надо сделать в том же порядке, как в таблице. Это касаетсяколичеств БУ в межпоездном расстоянии см. таблицу!
Рис. 3,а. Расстановка по тормозным путям светофоров трехзначной АБ без ЗУ.
Надо здесь 3БУ трехзначной. Правильно!
Рис. 3,б. Расстановка по тормозным путям светофоров трехзначной АБ с ЗУ и АЛСО. Надо 4БУ. Правильно!
Рис. 3,в. Расстановка по тормозным путям светофоров трехзначной АБ с ЗУ и сигнальных знаков АЛСО при скоростях 140 и 90 км/ч. 4БУ Правильно!
Рис. 3,г. Расстановка по тормозным путям светофоров четырёхзначной АБ без ЗУ. Здесь 2БУ в интервале как надо, но в таблице этого нет.
Рис. 3,д. Расстановка по тормозным путям светофоров четырёхзначной АБ с ЗУ и АЛСО при скоростях 140 и 90 км/ч.
Если при расстановке светофоров трехзначной АБ по тормозным путям потребная пропускная способность не достигается, то следует использовать четырехзначную АБ. При скоростях пассажирских поездов до 140 км/ч и грузовых до 90 км/ч необходимо передавать код «ж» в два блок-участка.
Зависимости расчетных межпоездных интервалов и пропускной способности рассматриваемого перегона в час от технического оснащения диспетчерского участка представлены в таблице 2 и р.
Таблица 4. Минимальные межпоездные интервалы и соответствующая им пропускная способность. Надо проверить соответствие таблицы 4 и рисунков 3
| Технические средства разграничения поездов | Минимальное количество блок-участков в разграничении поездов для движения при зеленом огне светофоров | Грузовой поезд межпоездной интервал/ пропускная способность | Пассажирский поезд межпоездной интервал/ пропускная способность |
| Трехзначная АБ с АЛС без ЗУ 120/80 км/ч | 3 блок-участка трехзначной АБ | 4,74/11 | 2,95/17 |
| Трехзначная АБ с ЗУиАЛС,120/80 км/ч | 4 блок-участка трехзначной АБ | 6,06/8 | 3,83/13 |
| Трехзначная АБ с ЗУ и АЛС, при скоростях поездов 140/90 км/ч | 4 блок-участка трехзначной АБ | Добавить! | |
| Четырехзначная АБ с ЗУ, АЛС и подачей кода «ж» в один БУ при скоростях поездов 120 и 80 км/ч | 4 блок-участка четырехзначной АБ | 7,11/7 | 4,35/12 |
| Четырехзначная АБ с ЗУ, АЛС и подачей кода «ж» в два БУ при скоростях поездов 140 и 90 км/ч | 5 блок-участков четырехзначной АБ | 3,40/15 | 2,06/24 |
| АЛСО с ЗУ и подачей кода «ж» в один БУ | 4 блок-участка трехзначной АБ | 4,68/11 | 2,80/18 |
| АЛСО с ЗУ и подачей кода «ж» в два БУ при скоростях поездов пассажирских140 км/ч и грузовых 90 км/ч | 5 блок-участков четырехзначной АБ | 6,06/8 | 3,83/13 |
К недостатку применяемых систем АБ и АЛС следует отнести малое количество БУ в межпоездных расстояниях, при которых машинисты предупреждаются о красном огне на впереди расположенных путевых светофорах. При трехзначной АБ без ЗУ это число равно двум БУ, а при наличии ЗУ – трем (см. рис.1). При четырехзначной АБ и подаче кода «ж» в один БУ это число равно трем коротким БУ и четырем при подаче кода «ж» в два БУ. Поэтому, приближаясь к очередному светофору с зеленым огнем, машинисты не получают информации о том, будет ли на следующем светофоре желтый огонь или желтый с зеленым, когда для снижения скорости служебного торможения недостаточно.
Используемая в современных системах интервального регулирования движения поездов (ИРДП), передача на локомотивы информации о возникающих количествах БУ между хвостом первого поезда и головой второго, а также о количестве БУ, необходимом для сохранения зеленого огня на локомотивном светофоре, несомненно, полезна, как и данные о координате и скорости впередиидущего поезда. Эта информация оповещает о наличии межпоездных расстояний, которые позволяют, используя служебное торможение, плавно регулировать скорость, не допуская сближения поездов, при котором на локомотивном светофоре (индикаторе) второго поезда появится желтый огонь. Перспективы автоматизации информационного обеспечения поездных диспетчеров и машинистов рассматриваются в работах [1,2,3,4].
В процессе ежегодных тяговых расчетов для разработки нормативных графиков движения определяют перегонные времена хода и затраты времени на разгон и замедление всех категорий поездов, обращающихся по диспетчерским участкам. Станционные и межпоездные интервалы между взаимодействующими поездами различных категорий и приоритетов, необходимые для разработки нормативных графиков движения, определяют графисты-технологи, а при оперативной корректировке нормативных графиков – поездные диспетчеры.
Расчет наличной пропускной способности железных дорог [7] определяется в расчетных грузовых поездах с использованием коэффициентов съема. Моменты времени прибытия и отправления поездов для технических станций не определяются. Это исключает возможность увязки моментов времени начала и окончания станционных технологических операций со временем прибытия и отправления поездов. Вместо этого по количеству этих поездов и связанных с ними маневровых передвижений, длительность которых оценивается по усредняющей формуле, рассчитывается суточная загрузка расчетных элементов путевого развития станций. Расчетный элемент с максимальной загрузкой определяет пропускную способность станции за сутки. В инструкции [8] по определению этих интервалов предлагаются средние статистические данные о длительностях выполнения станционных технологических операций и рекомендуется использовать тяговые расчеты.
Для уточнения оценки пропускной способности железнодорожных технических станций, участков, линий и направлений предлагается использовать метод имитационного моделирования движения поездов [9,10,11,12] всех используемых категорий. Метод основан на применении тяговых расчетов для определения скоростей и времен хода поездов, учитывая их параметры, условия пропуска по участкам и технические характеристики систем ИРДП.
Определять станционные и межпоездные интервалы, а также выбирать станции обгона и скрещения по критерию минимизации стоянок поездов, предлагается с помощью компьютерной программы, объединяющей тяговые расчеты с математической обработкой статистических данных о моментах времени занятия и освобождения поездами блок-участков и станционных изолированных секций. Эти данные предлагается получать от средств индикации диспетчерской и электрической централизаций, а также от устройств диспетчерского контроля.
Уникальной особенностью программного обеспечения метода имитационного моделирования является увязка графиковых моментов времени прибытия поездов на технические станции с последующими технологическими операциями. Очередности и длительности их выполнения задаются алгоритмическим описанием технологии работы станции с прибывающими поездами, учитывая количества путей приема, длительности их занятия и затраты времени на выполнение маневровых передвижений.
Моменты времени отправления поездов с технических станций определяет алгоритм подготовки поездов к отправлению, который задает последовательности и длительности выполнения технологических операций, учитывая особенности станций.
В результате имитационного моделирования рассчитываются и разрабатываются вариантные графики движения максимальных количеств поездов, задаваемых категорий за сутки, месяцы и годы, без использования коэффициентов съема. Достоинством метода является определение возможности освоения планируемых объемов пассажирских и грузовых перевозок с учетом необходимости предоставления «окон» для ремонтов инфраструктуры. Длительности и сроки предоставления «окон» рассчитываются компьютерной программой на основе определения пропущенного тоннажа и нормативных сроков назначения ремонтов.
Применение непараллельных графиков движения для зон безобгонного проследования пакетов поездов одинаковых скоростных категорий (конфигураций) [13], позволяет повышать скорости пакетов поездов. Это увеличивает пропускную способность безобгонных зон, создает резервы времени, стабилизирующие выполнение нормативных графиков, и уменьшает задержки поездов. Поэтому использование конфигураций заслуживает более широкого применения при разработке нормативных графиков для зон интенсивного пригородного и дальнего пассажирского безобгонного движения, создавая по предлагаемой технологии условия для движения поездов при зеленых огнях на локомотивных светофорах или индикаторах.
Заключение
В результате исследований установлено:
1. Определение длин блок-участков по расчетным межпоездным интервалам создает условия движения поездов, которые снижают пропускную способность железнодорожных участков.
2. Расстановка светофоров автоблокировки и сигнальных знаков АЛСО по расчетным тормозным путям создает блок-участки с минимально допустимыми длинами, что, сокращая межпоездные интервалы, повышает пропускную способность.
3. Использование подвижных блок-участков, длины которых определяются не максимальными тормозными путями для всех категорий поездов, проходящих по участку, а оперативно рассчитываются для поездов, движущихся в данные моменты времени с достигаемыми скоростями. Происходящее при этом дополнительное сокращение длин подвижных блок-участков повышает пропускную способность.
Список использованных источников
1. Кокурин И.М. Построение интеллектуальной системы управления движением поездов на основе автоматизации диспетчерского регулирования и центрального автоведения // Автоматика на транспорте. – 2018. – Том 4. – №3. – С. 303–312.
2. Кокурин И.М., Ефанов Д.В. Технологические основы инновационной системы автоматического управления движением поездов // Автоматика, связь, информатика – 2019. – №5. – С. 19-23. – DOI 10.34649/AT.2019.5.5.003.
3. Кокурин И.М. Решения задач увеличения пропускной способности перегонов // Железнодорожный транспорт. – 2021. – №4. – С. 52-54.
4. Кокурин И.М. Решения задач интервального разграничения поездов. // Автоматика на транспорте. – 2021. – Том 4. – №3. – С. 303–312.
5. Правила тяговых расчетов для поездной работы. Утверждены распоряжением ОАО«РЖД» «12 » 05 2016г. №867р – 513 с.
6. Розенберг Е.Н., Шухина Е. Е., Озеров А. В., Малинов В. М. Современные системы управления движением поездов: Отечественный и зарубежный опыт. / 2020. — 210с.
7. Воронин В.А. Защитный участок: элемент безопасности или пережиток прошлого? Железнодорожный транспорт. 2019. №3. С. 25–27.
8. Свод правил железнодорожная автоматика и телемеханика. Правила проектирования. Издание официальное. Министерство транспорта Российской Федерации. Москва 2015 год. сп 235.1326000.2015.
9. Инструкция по расчету наличной пропускной способности железных дорог, – М.: 2010. – 124 с.
10. Инструкции по определению станционных и межпоездных интервалов, утверждена МПС России 16 июня 1995 г. № ЦД-361.
11. Кокурин И.М. Инновационные решения в управлении эксплуатационной работой железнодорожного транспорта с использованием имитационного моделирования. Монография. Пехтерев Ф.С. Кокурин И.М. и др. Изд – во Внешвузцентр, СПб, -2009, - 88 с.
12. Кокурин И.М. Оценка пропускной способности железнодорожных линий методом имитационного моделирования. - Актуальные проблемы управления перевозочным процессом. Сборник трудов Вып.8 / СПБ ПГУПС, 2009, с. 18-28.
13. Кокурин И.М., Кудрявцев В.А. Оценка пропускной способности железнодорожных линий на основе имитационного моделирования процессов перевозок //Известия Петербургского университета путей сообщения. Вып.2 (31), 2012.- С. 18-22.
14. Кокурин И.М., Тимченко В.С. Метод оценки вероятности обеспечения потребной пропускной способности железнодорожной линии, используемой для перевозок грузов морского порта, с учетом предоставления «окон» // Транспорт Урала. – 2016. - №2. – С. 81-86
15. Шманёв Т.М. Регулирование движения поездов на пригородных участках /А.Г. Котенко, А.А. Грачев, Т.М. Шманёв // Бюллетень результатов научных исследований. – 2017.- №3. – С.149-150.
16. Инструкция по эксплуатации тормозов подвижного состава железных дорог. Утверждена: МПС РФ 16 мая 1994 г. N ЦТ-ЦВ-ЦЛ-ВНИИЖТ/277 с дополнениями и изменениями, утвержденными указаниями МПС РФ от 11.06.1997 г. N В-705у, от 19.02.1998 г. N В-181у, от 06.06.2001 г. N Е-1018у и от 30.01.2002 г. N Е-72у
Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 103; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!