ВВЕДЕНИЕ
Железнодорожный транспорт в Российской Федерации имеет исключительно важное значение в жизнеобеспечении многоотраслевой экономики и реализации социально значимых услуг по перевозке пассажиров. На его долю приходится более 75% грузооборота и 40% пассажирооборота, выполняемого транспортом общего пользования /97/.
Основополагающим документом, регламентирующим деятельность всех подразделений железнодорожного транспорта, участвующих в перевозочном процессе является график движения поездов. Он выражает план всей эксплуатационной работы железных дорог и является основой организации перевозок. Движение поездов по графику обеспечивается выполнением технологического процесса работы станций, локомотивных и вагонных депо, тяговых подстан- ций, пунктов технического и коммерческого осмотра, дистанций пути и других подразделений, связанных с движением поездов. Координируя работу этих подразделений, график движения позволяет осуществлять своевременную перевозку грузов и пассажиров при одновременном выполнении требований безопасности движения, наивыгоднейшего использования подвижного состава, обеспечения ритмичности работы станций, участков при наилучшем использовании их пропускной способности.
На протяжении многих десятилетий (до 90-х годов XX века) теория и практика разработки графика движения поездов была направлена на повышение интенсификации перевозочного процесса, эксплуатацию железнодорожных участков и направлений в условиях высокого заполнения их пропускной способности.
В 90-е годы наблюдался существенный спад объемов перевозочной работы, что привело к высвобождению больших мощностей технических устройств, часть из которых была полностью или частично законсервирована. Изменилась
и технология работы отдельных подразделений железных дорог (ряд станций и участков были переведены на односменный режим работы).
Начиная с 1998 года наметился рост размеров перевозок, что было обусловлено постепенным преодолением кризисных явлений в экономике страны. А с начала нового тысячелетия ежегодные темпы прироста объемов перевозочной работы составили 6-7%.
Одновременно в организации эксплуатационной работы произошла переориентация на повышение ее качества в части дифференцированного подхода к взаимоотношениям железных дорог с клиентурой. А это, в свою очередь, привело к появлению новых принципов построения графика движения поездов, которые должны обеспечивать:
? специализацию ниток для пропуска поездов различных категорий, в том числе, для срочной доставки скоропортящихся и ценных грузов, а также ниток постоянного обращения, для доставки повагонных отправок с фиксированным расписанием следования грузов;
? возможность прокладки ниток с заказанными пользователем точками отправления и прибытия грузов.
При разработке графика пассажирского движения необходимо реализо-вывать комплекс мер, направленных на привлечение дополнительного числа пассажиров за счет:
а назначения времени прибытия и отправления пассажирских поездов с начальных и конечных пунктов с учетом удобств пассажиров и расходов железнодорожного транспорта;
а согласования прибытия и отправления пассажирских поездов в узлах для сокращения времени, затрачиваемого пассажирами на пересадку;
а согласования прибытия и отправления пассажирских поездов с расписанием работы других видов транспорта;
а открытия новых прямых беспересадочных пассажирских сообщений;
а сокращения времени проезда пассажиров между конечными пунктами за счет более совершенной прокладки пассажирских поездов на графике.
В целом для минимизации себестоимости перевозок новая система разработки графика движения поездов должна предусматривать его адаптацию к условиям рыночной среды.
Одновременно график движения поездов должен обеспечивать ускоренное продвижение грузов и пассажиров с наименьшими эксплуатационными расходами. В части грузовых перевозок это условие реализуется повышением участковой скорости и снижением межоперационных простоев поездов и вагонов. В части пассажирского - повышением ходовой скорости за счет использования высокоскоростного подвижного состава.
За последние годы проведена большая работа по оздоровлению и усилению верхнего строения пути, что позволило существенно повысить скорости движения поездов и сократить время нахождения пассажиров в пути. Главным образом указанные мероприятия затронули основные магистральные направления. Одновременно указанные направления вошли в, так называемые, транс- портные коридоры, по которым планируется перемещать основную массу грузов как внутри страны, так и экспортно-импортных (включая транзитные).
Таким образом, в дальнейшем развитии железнодорожного транспорта Российской Федеращй. фактически взят курс на выделение и усиленное развитие основных транспортных магистралей.
В этих условиях интенсификация перевозочного процесса при сохранении и дальнейшем повышении его качества потребует совершенствования технологии продвижения поездопотоков и дальнейшего усиления пропускной и провозной способности железнодорожных участков и направлений, что в ко-нечном итоге и является целью настоящих исследований.
1.ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА УСИЛЕНИЯ ПРОПУСКНОЙ И ПРОВОЗНОЙ СПОСОБНОСТИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ЛИНИЙ
1.1.Современное состояние и перспективы функционирования железнодорожного транспорта Российской Федерации
¦Л. ¦ На протяжении всего периода развития железнодорожного транспорта
России происходило непрерывное наращивание его технического оснащения. В первую очередь это касалось усиления пропускной и провозной способности участков для обеспечения пропуска возрастающих объемов грузопотоков. Указанное усиление происходило за счет ввода электрической тяги, усиления верхнего строения пути, устройства автоблокировки и диспетчерской сигнализации и т.д. Однако главным фактором, позволяющим существенно увеличить пропу-
ф скную и провозную способность железнодорожных линий являлось увеличение
числа главных путей.
В зависимости от числа главных путей на железнодорожных участках графики движения поездов подразделяются на однопутные, однопутно-двухпутные (однопутные линии с двухпутными вставками), двухпутные и многопутные. В теории графика официально отсутствует понятие «двухпутные линии с трехпутными вставками», однако такие участки в небольшом количестве имеют место на сети железных дрог. Главным образом, трехпутные вставки
{. . строились как промежуточное решение при переходе к сплошному третьему пути. Как правило, многопутные (три и более главных пути) участки функционируют в ближайших пригородах крупных мегаполисов с интенсивными размерами пригородного движения. Двухпутные участки присутствуют на направлениях с большими размерами движения грузовых и пассажирских поездов, а однопутные — на малодеятельных линиях.
На рис. 1.1 показана динамика процентного распределения железнодорожных участков России (до 1992 года - РСФСР) по числу главных путей. Как
8
60
50
40
30
20
10
68,94 — 67,22 ~—¦------ 65,08 ----------:--------- 63,45 -----------------^. 61,24 1-----------------------------------------¦-------------------------------------- 60,14 ^° АЛ
—----------- ¦ 58,27 ^7.82
38,90 39.93 40,50__________ 40,66 41,10
30.41 32,06^.,.— 34.17 — - - 321-——' 37,88_________ -----——---------
1 главный г 2 главных г [уть ути
- 3 и более п равных путей
0,65 0,72 0,75 0,81 0,88 0,96 1,04 1,06 1,07 1,08
1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005
Рис.1.1 Динамика изменения протяженности железных дорог Российской Федерации по числу главных путей (до 1992 г - РСФСР)
видно из диаграммы наблюдается непрерывный рост доли двухпутных и многопутных участков за счет уменьшения однопутных. Начиная с 1995 г. (точнее с 1992 г.) темпы прироста двухпутных и многопутных участков существенно сократились, что было обусловлено известным кризисом экономики России, приведшим к падению объемов перевозочной работы. В этот период значительные капитальные вложения были направлены на развитие информационных технологий. Более того, в 90-е годы происходило закрытие и консервация ~ раздельные пунктов и малодеятельных линий, что также привело к перераспределению соотношения между однопутными с одной стороны и двухпутными и многопутными участками в пользу последних.
В последние годы политика развития сети железных дорог Российской Федерации направлена на усиление пропускной и провозной способности главных железнодорожных направлений с интенсивным движением грузовых и пассажирских поездов и поддержание в надлежащем техническом отношении Щ второстепенных линий.
В этой связи на территории России на первом этапе предложено создать так называемые транспортные коридоры, которые соединили бы промышленные центры между собой и с морскими портами, а также с пограничными станциями, равно как и последние между собой, т.е. фактически пункты заражения и погашения больших грузопотоков. Создание транспортных коридоров является отражением решения Комитета по внутреннему транспорту Европейской экономической комиссии ООН, которая определила приоритетные направления /i транспортных связей, нашедших свое отражение в создании девяти общеевро-
пейских транспортных коридоров (так называемые «Критские коридоры»).
По территории России проходят три общеевропейских транспортных коридора: №1 Хельсинки - Таллин - Рига - Советск - Калининград - Мамоново -Гданьск; №2 Берлин - Варшава - Минск - Красное - Москва - Нижний Новгород; №9 Хельсинки - Бусловская - Санкт-Петербург - Москва - Суземка - Киев - Александропулос, Киев - Минск - Вильнюс - Нестеров - Калининград.
Такая система общеевропейских транспортных коридоров не в полной
10
мере отвечает геополитическим и экономическим интересам России, поскольку не обеспечивает транспортных подходов к ряду регионов — крупных участников внешнеэкономической деятельности, а главное, не позволяет использовать возможности российских транспортных коммуникаций для обеспечения трансконтинентальных связей Европы с Азией.
В связи с этим для более полного использования преимуществ географического положения страны, реализации ее транспортного потенциала Прави-тельство России приняло решение о формировании дополнительно к общеевропейским международных транспортных коридоров на территории нашей страны.
В соответствии с решениями Общеевропейской конференции по транспорту (Хельсинки, 1997 г.) и Международной евроазиатской конференции по транспорту (С.-Петербург, 1998 г.) активизирована работа по созданию системы евроазиатских транспортных связей, формирование которых осуществляет- ся с участием региональных международных организаций ООН — ЕЭК и ЭС-КАТО.
В рамках этих соглашений с участием России подготовлены предложения по приоритетным евроазиатским направлениям. Это направление Запад-Восток, продолжающее коридор №2 Западная Европа - Россия (Транссиб) - корейский полуостров - Япония с ответвлением на Казахстан, КНР и МНР; направление Север-Юг, продолжающее коридор №9 Северная Европа - Россия (Каспийское море) — Центральная Азия/Кавказ — Иран (Персидский залив) - Индия.
Основными критериями выбора железнодорожных направлений для включения в МТК на территории России стали совокупности наиболее технически оснащенных магистральных транспортных коммуникаций, обеспечивающих перевозки пассажиров и грузов в международном сообщении на направлениях их наибольшей концентрации и связывающих разные страны.
Исходя из указанных критериев, предложены следующие транспортные коридоры на территории России:
а Нижний Новгород - Котельнич - Пермь - Екатеринбург - Тюмень -
11
Омск — Новосибирск — Ачинск - Тайшет — Иркутск — Улан-Уде - Хабаровск — Находка ( от Екатеринбурга — Транссибирская магистраль) с ответвлениями Екатеринбург - Курган - Петропавловск - Омск и Карымская - Забайкальск;
? Москва - Казань - Екатеринбург;
? Санкт-Петербург — Вологда - Котельнич;
а Москва - Рязань - Кочетовка - Лиски - Лихая - Ростов - Новороссийск с ответвлениями Лихая - Верхний Баскунчак - Астрахань (Аксарайская) - Самур, Кочетовка - Ртищево - Саратов - Урбах (или Волгоград) - Верхний Баскунчак - Астрахань;
а Соловей - Лиски — Ртищево - Сызрань - Самара - Дема — Челябинск -Курган с ответвлениями Сызрань - Саратов - Волгоград - Новороссийск.
Ожидается, что к 2010 году перевозки внешнеторговых грузов составят 645-655 млн.т, в т.ч. экспорт - 550-555 млн.т, импорт - 95-100 млн.т. Размер транзитных перевозок увеличится в 2,9-3 раза и достигнет 58-60 млн.т. Перевозки транзитных грузов в контейнерах на важнейших широтных направлениях возрастут в 10-11 раз и составят 250-300 тыс. единиц, а на направлении Север-Юг достигнут 80-100 тыс. единиц.
Основным видом транспорта в указанных транспортных коридорах являются железные дороги, которые обеспечивают перевозки грузов и в сообщении Восток-Запад, и в сообщении Север-Юг, а также на подходах к основным российским портам. Перевозки внешнеторговых и транзитных грузов на отдельных железнодорожных направлениях этих коридоров достигают 14-25 млн. т, в перспективе до 2010 г. ожидается их рост в 1,5-2 раза.
Железнодорожные направления, входящие в упомянутые транспортные коридоры, являются в основном технически хорошо оснащенными и имеющими общегосударственное значение. Их общая протяженность составляет 20548 км, а вместе с существующими направлениями общеевропейских транспортных коридоров №1, 2, 9 - 23112 км, т.е. почти четверть главных путей железных дорог Российской Федерации. Они представляют собой главным образом двухпутные линии (95% общей протяженности железных дорог, входящих в кори-
12
доры). Все участки рассматриваемых направлений оборудованы автоматической блокировкой и диспетчерской централизацией. Длина электрифицированных линий составляет 16694 км (вместе с коридорами №1, 2, 9 - 18933 км), или 84% общей протяженности коридоров. Тепловозной тягой обслуживаются 3854 км (вместе с коридорами №1, 2, 9 - 4179 км).
Одновременно продолжится развитие скоростных пассажирских перевозок. В настоящее время ведутся переговоры с зарубежными фирмами о поставках в Россию скоростного подвижного состава. Первые десять таких поездов будут курсировать на направлении Москва Санкт-Петербург уже в ближайшее время. Для обеспечения высокоскоростного движения на отдельных участках транспортных коридоров проводятся работы как по усилению верхнего строения пути так и по его спрямлению, смягчению радиусов кривых и т.п.
Из представленного выше следует, что в ближайшей перспективе следует ожидать существенный рост размеров грузового и пассажирского движения по участкам, входящим в транспортные коридоры, что несомненно потребует увеличения их пропускной и провозной способности.
1.2.Состояние теории развития пропускной и провозной способности железных дорог
Теоретические проблемы развития пропускной и провозной способности железных дорог нашли свое отражение в многочисленных трудах отечествен- ных ученых. К числу работ в этой области следует отнести исследования Л.Г.Бегама /14/, И.И.Васильева /17/, А.Е.Гибшмана /27, 28, 29, 30/, Б.М.Максимовича /84, 85, 86/. В этих работах эффективность проведения мероприятий по развитию пропускной способности определялась по минимуму расходов на перевозки без учета единовременных капитальных затрат на последующее развитие /14, 17/ и с учетом этих затрат /28,29, 30, 85/.
В работе /18/ исследованы вопросы экономически целесообразного уровня использования пропускной способности однопутных линий. Этот уровень
13
определен на основе анализа затрат на строительство и содержание разъездов и расходов, связанных с участковой скоростью движения грузовых поездов. Авторы приходят к выводу, что экономически целесообразный уровень заполнения пропускной способности зависит, в основном, от не идентичности перегонов и для большинства однопутных линий равен 0,80-0,85.
В работе А.К.Угрюмова /134/ формулируется вывод о том, что на однопутных линиях необходим резерв пропускной способности 14-17% для погашения суточной неравномерности вагонопотоков.
Этапному увеличению пропускной способности посвящены работы А.В.Горинова /32/, Г.И.Черномордика /141, 142/, Б.Э.Пейсахзона /102/.
В работе /32/ освещаются технические вопросы проектирования в связи с этапным усилением пропускной способности однопутной линии и постепенного переустройства ее в двухпутную.
В книге /141/ коллектив авторов излагает элементы методики оценки раз-ф личных технических решений по овладению заданным грузопотоком. Работа
/142/ посвящена, в основном, оценке эффективности повышения веса грузовых поездов. В ней показано, что данное высокоэффективное мероприятие позволяет отдалить на более поздний срок переустройство однопутных линий в двухпутные.
В работе /102/ исследованы вопросы увеличения провозной способности железных дорог за счет повышения веса и скорости грузовых поездов. Оптимальные веса и скорости определены для однопутных линий. Однако эти во-^ просы решены без увязки с процессом переустройства однопутных линий в
двухпутные.
В 1958 г. коллективом авторов ВНИИЖТа по руководством докторов технических наук Б.М.Максимовича и Э.Д.Фельдман выполнено исследование /85/, в котором изложена методика выбора наиболее эффективного способа увеличения пропускной способности однопутных железнодорожных линий. Данная методика содержит оценку важнейших технико-экономических показателей (натуральных и денежных) и определение сфер целесообразного приме-
14
нения различных мероприятий в разнообразных условиях работы и технического оснащения этих линий.
Предлагаемая авторами методика предполагает решение задачи выбора оптимального в технико-экономическом отношении способа увеличения пропускной способности линии осуществлять в два этапа. Первый этап состоит в отборе ограниченного числа возможных мероприятий, обеспечивающих освоение заданных размеров перевозок и отвечающих условию наибольшей эконо-мической и эксплуатационной эффективности. На втором этапе для ограниченного числа предварительно отобранных вариантов определяются основные технико-экономические показатели и производится окончательный выбор последовательности осуществления различных вариантов увеличения пропускной способности железнодорожной линии.
В исследованиях /19/ отмечается, что разработка и обоснование предложений, учитывающих все многообразие условий эксплуатации и технического оснащения железных дорог, требует дальнейшего детального исследования.
Одновременно проводились научные исследования, посвященные установлению наиболее экономически эффективных значений веса и скорости движения грузовых и пассажирских поездов /102, 129, 142/. С учетом результатов этих исследований были разработаны эксплуатационные требования к длине станционных путей и параметрам локомотивов при различных видах тяги, что способствовало научно-обоснованному выбору новых типов поездных локомотивов.
В 1961 и 1969 гг. опубликованы работы А.М.Макарочкина /81, 83/, в ко-торых приводится методика определения наивыгоднейшей этапности овладения растущим грузопотоком. Указанная методика основана на способе непосредственного сравнения вариантов с различным сочетанием мер по овладению перевозками на рассматриваемой линии за весь период ее эксплуатации с момента, когда пропускная способность однопутной линии исчерпана, до ввода сплошных вторых путей. В исследованиях установлен комплекс возможных систем последовательно проводимых мероприятий по усилению пропускной
15
способности железнодорожной линии. На основании составленных уравнений общих затрат, приведенных к начальному моменту с учетом их отдаления, выбирается такое сочетание последовательно проводимых мероприятий, при котором эти затраты будут минимальными. Для принятых исходных данных установлены и проанализированы наиболее целесообразные параметры этапного усиления однопутных линий и рациональные сроки осуществления мероприятий по освоению непрерывно растущего грузопотока.
Практическому применению изложенной в работах методики, которая состоит в переборе вариантов последовательного проведения мероприятий по усилению пропускной способности, должно предшествовать обоснование принятых исходных данных, нормативов и способов их расчета в соответствии с реальными условиями работы конкретных железнодорожных линий.
В методике не нашли отражения вопросы длительности выполнения реконструктивных работ при реализации отдельных мероприятий и влияния ее на общие затраты.
Отысканию наивыгоднейших условий строительства двухпутных вставок и сплошного второго пути на существующих однопутных линиях с неидентичными перегонами посвящена работа Э.И.Позамантира /109/.
Автор определяет расходы, связанные с остановками грузовых поездов при скрещениях, сооружением и содержанием разъездов, двухпутных вставок и второго пути и приводит аналитическое выражение суммы всех расходов за период от момента начала сооружения новых разъездов до перехода на вторые пути.
Следует отметить, что положенные в основу расчетов зависимости основных показателей работы линии от условий ее эксплуатации не отражают действительных закономерностей изменения этих показателей. Так, количество остановок поездов занижено, коэффициенты съема для пассажирских поездов завышены; на однопутно-двухпутной линии все скрещения грузовых поездов как с грузовыми, так и с пассажирскими приняты безостановочные, что не соответствует реальным условиям.
16
В методическом плане заслуживают внимания рекомендуемые два этапа расчетов. На первом этапе проводится анализ влияния отдельных параметров на выбор оптимальных моментов ввода в эксплуатацию рассматриваемых технических мероприятий. Последовательное изменение каждого из учтенных параметров, при среднесетевых значениях остальных, использовано для установления степени влияния каждого из параметров.
Для суждения о характере совместного действия всех факторов, оказы- вающих заметное влияние на выбор оптимальных решений, выполняется второй этап расчетов, на котором каждому из этих факторов, присваивается несколько значений (четыре-пять значений равномерно покрывающих возможный диапазон).
Работа Б.С.Козина и И.Т.Козлова /56/ посвящена методике выбора оптимальной схемы усиления пропускной способности железных дорог с применением ЭВМ.
Работа состоит из двух частей: в первой рассмотрены способы усиления пропускной и провозной способности однопутных линий и их технико-экономическая оценка, а вторая часть посвящена выбору оптимальной схемы этапного развития однопутной линии.
В первой части приведены зависимости суммарных затрат от основных факторов, влияющих на показатели работы, определяющие эксплуатационные расходы и капитальные вложения в зависимости от мероприятий по усилению пропускной способности однопутных линий. При этом, рассматриваются две группы мероприятий по усилению линии. К первой отнесены те, которые мож-но осуществлять многократно: открытие раздельных пунктов, организация частично-пакетного движения поездов; ко второй те, которые необходимо проводить один раз за весь период эксплуатации однопутной линии: оборудование автоблокировкой, сооружение двухпутных вставок, сплошного второго пути, перевод с тепловозной на электрическую тягу, а также удлинение станционных путей. На этой основе рассматриваются возможные схемы сочетания мероприятий по усилению однопутной линии.
17 |
