Совершенствование эксплуатационной работы отделения дороги

Совершенствование эксплуатационной работы отделения дороги

Введение

В новых рыночных условиях возросли требования к качеству транспортной продукции, к уровню разработки технологических процессов, графику движения поездов, организационному, информационному, математическому обеспечению перевозочного процесса. Сегодня на железных дорогах проводятся мероприятия по повышению скорости движения грузовых и пассажирских поездов, совершенствованию конструкций пути, подвижного состава, разработке и использованию новых систем автоматизированного управления техническими процессами, региональных автоматизированных диспетчерских центров управления эксплуатационной работой, созданию автоматизированных рабочих мест персонала на различных уровнях управления. Эти меры облегчают труд железнодорожников, делают его более производительным и престижным, повышают надежность и безопасность транспортных процессов.

Актуальность. Для овладения растущими перевозками, когда потребная пропускная и провозная способность приближается к наличной, необходимо увеличивать пропускную и провозную способность железных дорог. Увеличение пропускной способности дорог может осуществляться с целью улучшения качественных показателей работы - ускорения перевозки, снижения ее себестоимости, автоматизации производственных процессов, повышения производительности труда и улучшения условий труда железнодорожников, охраны окружающей среды.

Необходимость осуществления тех или иных мероприятий по увеличению мощности железнодорожной линии устанавливается на основе сравнения потребной и наличной пропускной способности.

Комплексность развития отнюдь не означает достижение равенства пропускной способности отдельных из этих элементов. Оно означает лишь осуществление при необходимости таких мер усиления мощности каждого из элементов, при котором любой из них, взаимодействуя с другими элементами, обеспечит необходимый уровень потребной пропускной способности и освоение заданных размеров перевозок.

Способы увеличения пропускной и провозной способности железнодорожного направления или участка должны выбираться на основе всесторонней оценки технических, эксплуатационных и экономических показателей и учета оборонных требований. Разработке мероприятий по увеличению провозной способности, требующих капитальных затрат, должно предшествовать тщательное рассмотрение возможностей улучшения использования наличных технических средств. Одним из важных этапов выбора способа увеличения пропускной и провозной способности является проработка ряда вариантов таких способов, их технико-экономическое сравнение и оценка.

Цель данной дипломной работы - совершенствование эксплуатационной работы отделения дороги

Объект работы - железнодорожные участки отделения дороги К, расположенные на двухпутном участке главного направления: М, Н, С, К-с, ОП, К-Н, М-к, Б- М, К.

.Задачи, необходимые для достижения поставленной цели:

- сделать обзор (анализ) выбранного научного исследования;

- изучить комплексные методы использования пропускной и провозной

способности железных дорог;

улучшить существующие технологии обработки составов;

внедрение автоматизированной системы ведения и анализа графика исполненного движения.

1 Постановка задачи и обзор (анализ) выбранного научного исследования

диспетчерский вагонопоток шум провозной

1.1 Технико-эксплуатационная характеристика участков отделения дороги

Рассматриваемые железнодорожные участки отделения дороги К объединяют станции, расположенные на двухпутном участке главного направления: М, Н, С, К-с, ОП, К-Н, М-к, Б- М, К.

К станции С примыкает участок, на котором расположены станции К-я, Ж-А, Б М, Т-Тау. К этой же станции примыкает участок С-К-лы.

Все станции осуществляют доставку грузов грузопромышленным, строительным, сельскохозяйственным предприятиям, вывоз от них готовой продукции, а также переработку вагонопотоков и погрузочно-выгрузочные операции. Участки электрифицированы, оборудованы двухсторонней автоблокировкой, а станции - электрической централизацией стрелок и сигналов. Для движения поездов используются как электровозы серии ВЛ-80, так и тепловозы серии 2ТЭ10Л. Участки, примыкающие к станции Ж-А - однопутные, оборудованные двухсторонней автоблокировкой. Основное локомотивное депо находится на станции К-С.

В таблице 1.1 представлена корреспонденция груженых вагонопотоков, на основе которой составлена диаграмма вагонопотоков (рисунок 1.1).

Таблица 1.1 Корреспонденция груженых вагонопотоков

Таблица 1.2 Баланс порожних вагонопотоков

                                                                                                                            1000      700

                                                                                                                              -40      -120   

                                                                                                                            +40      

                                                                                                                                               820               820          

                                                                                                              -640     +440

                                     600                         -180                                               600

600                                              +180                                                            +240                                                           80

820                                             -360                                          -80                - 240      

                                                   80                                     

                                    820                     +200                                660    +40                

                                                                                                                                                   +1480     -1360

               нечетное                                                                                            -40      +40      

1440              1320                

Рисунок 1.1 - Диаграмма вагонопотоков

.2 Система организации вагонопотоков на отделении дороги

Порядок направления и организация вагонопотоков является важнейшей технологической задачей эксплуатационной работы железнодорожного транспорта.

Организация вагонопотоков в поезда должна обеспечивать устойчивое положение железных дорог на рынке транспортных услуг, минимальные расходы на перевозки, соблюдение нормативных сроков доставки грузов, а также запросы грузоотправителей и грузополучателей. С этой целью план формирования грузовых поездов должен быть ориентирован:

на снижение расходов железных дорог, связанных с подводом порожних вагонов в пункты погрузки, переработкой и простоями вагонов на станциях, выполнения технических и грузовых операций, продвижением поездов по участкам, содержанием технической инфраструктуры и штата;

на повышение доходов, в том числе за счет ликвидации штрафных выплат за несвоевременную доставку грузов, за неподачу порожних вагонов и несохранные перевозки.

Оптимальный план формирования рассчитывается по одному из известных методов. Прежде всего, составляется таблица вагонопотоков по опорным станциям по направлениям движения (на основе таблицы 1.1.). При составлении таблицы следует учитывать погрузку и выгрузку вагонов на участках. Вагоны, следующие под выгрузку на участок, включаются в вагонопоток на техническую станцию, которая формирует сборный поезд на впередилежащий участок в данном направлении.

Таблица 1.3 Вагонопотоки по опорным станциям в четном направлении

Параметры плана формирования заданы в виде таблицы 1.4

Таблица 1.4 Параметры плана формирования

По данным таблицы 1.3 составляется ступенчатый график вагонопотоков с учетом схемы расположения технических станций на направлении. По каждому участку направления определяется общий вагонопоток и обводится рамкой. Ступенчатый график и график сквозных назначений и последовательность расчетов показаны на рис.1.2.

Для расчета плана формирования по данному методу необходимо определить три условия оптимальности:

общее достаточное условие (ОДУ)

экmin³cm                                                                     (1.1)

где n - вагонопоток рассматриваемого назначения;

Тэкmin - минимальная экономия на направлении;

cm - вагоно-часы накопления на станции формирования;

необходимое условие (НУ)

STэк³cm                                                                               (1.2)

где STэк - суммарная экономия от проследования всех технических станций без переработки;

достаточное условие (ДУ)

STэкуст³cm                                                                          (1.3)

где STэкуст - суммарная экономия от проследования станций уступа.

На основе действующего плана формирования составлена таблица 1.7 и диаграмма поездопотоков (рисунок 1.3).

                                                                                         6,1  А

Т_эк   Угл            Ж-А 5,8                                              600              К-лы

Cm   648                       665                              5,5 Кар-с           4,2 К-с

648                                                                                                                   570      

График сквозных назначений

                             160

                                                                 1480

Рисунок 1.2 - Расчет оптимального варианта плана формирования поездов

                                                                                                              1  9    6     9    1   6

   6                                                   2                 4                                                           4                      

  3                                                                       3                                                                                                                       1

        3                                                                        3     

                                                                                                               1     

      4                                                                         4   

                                                                                                                              2   1   3  16         16 3    1    2

Условные обозначения

                сквозные

                участковые                                                                                                                                 

               сборные

               передаточные

Рисунок 1.3 - Диаграмма поездопотоков

.3 Пропускная способность и график движения поездов

График движения поездов разрабатывается на основе следующих данных:

размеров движения различных категорий поездов и их весовых норм и длины;

времени хода грузовых поездов по перегонам, времени на разгон и замедление;

·   станционных интервалов;

·   интервалов между поездами в пакете при автоблокировке;

·   норм стоянок поездов для выполнения операций на промежуточных станциях;

·   норм нахождения локомотивов на станциях основного и оборотного депо;

·   технологических норм времени на обработку поездов в парках станций;

·   продолжительности технологического «окна» для выполнения работ по текущему содержанию и ремонту пути, контактной сети, устройств СЦБ.

Рассчитывают следующие виды станционных интервалов.

Расчет станционного интервала скрещения производится для однопутного участка «Ж-А - У», как и интервал неодновременного прибытия.

Согласно исходных данных работы, участок оборудован электрической централизацией и автоблокировкой. Одновременный прием поездов противоположных направлений запрещен.

Средняя скорость входа поезда на станцию, Vвх.= 49,2 км/ч.

Длина пути, которую поезд пройдет за время восприятия машиниста смены показания сигнала, lв = 100 м., длина тормозного пути, lт = 1100 м., расстояние от входного сигнала до оси раздельного пункта, lвх. = 620 м., длина приемо-отправочных путей равна 850 м., длина поезда равна 768 м.

Рисунок 1.4 Схема интервала скрещения

Рисунок 1.5 Схема расположения поездов

Произведем расчет станционного интервала скрещения.

Принимаем станционный интервал скрещения равный 1-ой минуте.

Производим расчет станционного интервала неодновременного прибытия, причем одновременный прием поездов противоположных направлений согласно ПТЭ запрещен.

Рисунок 1.6 - Интервал неодновременного прибытия

Рисунок 1.7 - Схема станции

Время прохода поездом расстояния Lпр. Определяется по формуле:

Tпр= × 0,06                                                                   (1.4)

где Lпр - расстояние от центра поезда №2001, прибывающего на станцию «и», до ее оси, м ;

Vвх.- средняя скорость входа поезда на станцию, км/ч ;

пр. = lвх. + lт + lв + lп./2                                                   (1.5)

где lвх. - расстояние от входного сигнала до оси раздельного пункта, м;

lт - длина тормозного пути, м;

lп - длина поезда, м;

lв - длина пути, которую поезд пройдет за время восприятия машинистом смены показания сигнала, м;

Lпр = 620+ 1100+100+ = 2340 м.

tпр=× 0,06 = 2,85 мин.

Принимаем интервал неодновременного прибытия равным 4 минутам.

Согласно заданию, к проекту принимаем без расчетов:

·   интервал попутного следования, сквозной равен 4-м минутам;

·   интервал попутного следования, остановочный равен 1-ой минуте;

·   межпоездной интервал в пакете равен 10-ти минутам;

·   время на разгон и замедление принимаем соответственно равным 1-ой и 3-м минутам.

Расчет пропускной способности участков

Пропускная способность - это наибольшие размеры движения в поездах или парах поездов, которые можно выполнить на жд участке при данном техническом оснащении и выбранном способе организации движения за определенный период времени (сутки). Различают потребную и наличную пропускную способность. Пропускную способность рассчитаем для участков «Ж-А-У» и «Ж-А - К-ая» при параллельном и непараллельном типах графика.

Участок «Ж-А - К-ая» оборудован автоблокировкой, двухпутный, способ управления стрелками - ЭЦ, период графика равен межпоездному интервалу и равен 10-ти минутам, т.к. участок оборудован автоблокировкой и поэтому применяется пакетная прокладка поездов.

Расчет ведется в целом по участку.

Составляем принципиальную схему прокладки поездов.

Рисунок 1.8 - Схема пакетной прокладки поездов

Рассчитываем наличную пропускную способность при параллельном типе графика по формуле:

Nнал =                                                                  (1.6)

где Ттех - продолжительность технологического “окна”, Ттех= 120 мин.;

aн - коэффициент надежности технических средств, 0,93;

Т - период графика, в данном случае равен J=10 мин.;

К - число поездов в периоде графика, равно 1 в каждом направлении.

Nнал = = 123п.

Пропускная способности при непараллельном типе графика

пот. = Nгр+Епас×Nпас+ (Есб-1)×Nсб                                  (1.7)

где Епас, Есб - коэффициенты съема пассажирских и сборных поездов, для сборных - 1,3-1,5;

Nпас, Nсб - число пассажирских, сборных поездов.

Коэффициент съема пассажирскими поездами равен

                         (1.8)

где Ео, Ед - коэффициенты основного и дополнительного съема, равный 0,4;

t` , t`` - время хода по перегону грузового поезда в четном и нечетном направлениях;

t`пс, t``пс - время хода по перегону грузового поезда в четном и нечетном направлениях;

tрз - время на разгон-замедление.

Так как на данном участке нет пассажирских поездов, то пропускная способность при непараллельном графике равна пропускной способности при параллельном графике. Определим пропускную способность на однопутном перегоне «Ж-А - У» .

Период графика ограничивающего перегона при заданном времени хода пары поездов и определённых станционных интервалах может принимать различные значения в зависимости от порядка пропуска поездов через раздельные пункты ограничивающего перегона.

В каждом случае пропуск поездов через станции, ограничивающего перегона, периоды графика перегона отличаются входящими в них станционными интервалами и добавочным временем на разгон и замедление.

Таким образом, пропускная способность ограничивающего перегона при обычном графике составит, пар поездов

N=(1440-tтн)бNk/(t'+t''+фб+фв+tрз)                                             (1.9)

где t',t'' - время хода нечётного и чётного поездов по перегону;

фб, фв - станционные интервалы на станциях, ограничивающих перегон, мин;

tрз - добавочное время на разгон и замедление, приходящееся на оба поезда, мин.

Таким образом, наличная пропускная способность на участке составит

.

Так как на рассматриваемом участке нет пассажирских поездов, следовательно, пропускная способность для непараллельного графика не определяется.

После построения графика движения поездов определяются его показатели по грузовому движению;

·   участковая и техническая скорость;

·   коэффициент участковой скорости;

·   показатели использования локомотивов - оборот локомотивов, эксплуатируемый парк локомотивов.

Для расчета скорости движения необходимо определить поездо-км и поездо-часы нахождения на участках. При расчете технической скорости учитывается поездо-часы без учета времени стоянок поездов на промежуточных раздельных пунктах, но с учетом времени на разгон-замедление, а при расчете участковой скорости общие поездо-часы в пути следования:

,                                                                     (1.11)

                                                                    (1.12)

                                                                               (1.13)

где УNL -сумма поездо-километров пробега всех поездов, предусмотренных графиком;

УNtпути - сумма поездо-часов времени нахождения поездов на участке;

УNtдвиж - сумма поездо-часов времени нахождения поездов в движении

Рассчитаем указанные показатели для участков А - К-С, Ж-А- Т-тау, У - Д.

Для расчета участковой и технической скорости по участкам составляется ведомость нахождения поездов на участке .

Для участка показатели равны

А - К- С

,,

;

Ж -А- Т-тау

, ,

;

Уг - Д

, ,

.

Составляя график движения поездов, необходимо стремиться так согласовывать стоянки поездов и локомотивов на станции оборота, чтобы они не превышали заданных нормативов.

На участке оборот локомотивов происходит на станции К- С с нормой нахождения локомотивов 50 мин, станция Т-тау с нормой 145 мин, станция Д с нормой нахождения 150 мин. Увязку локомотивов делаем по этим станциям и составляем ведомость оборота локомотивов.

Рассчитываем по таблицам средний простой локомотива на станции оборота:

локср=                                                                         (1.14)

где SMt - локомотиво-часы простоя всех локомотивов на станции;

SM - количество локомотивов;

для станции К-С tлокср=часа,

для станции Д tлокср=часа,

для станции Т-тау tлокср=часа.

Для участков рассчитаем оборот локомотива

                                                               (1.15)

где Lуч - длина участка,

tосн - простой локомотивов на станции основного депо;

коэффициент потребности локомотивов

                                                                              (1.16)

эксплуатируемый парк локомотивов,

Мэкс = КпотN                                                                      (1.17)

среднесуточный пробег локомотивов,

                                                                             (1.18)

где SNL - пробеги поездов на участке, поездо-км;

пробеги локомотивов

производительность локомотивов

                                                                            (1.19)

где SQбрl - работа локомотивного парка, тонно-км брутто.

Рассчитаем показатели для участков:

участок А - К-С

; ; =3760,6 лок-км;

Мэкс=0,3*29=10 лок; ;

;

Участок Ж-А - Т-тау

; ; =196лок-км

Мэкс =0,35*8=3лок; ,

;

Участок Ж-А - Д

; ; =334,4лок-км

Мэкс =0,45*8=4лок; ,

.

2. Исследование задачи: комплексное использование пропускной и провозной способности железнодорожных участков

.1 Общие положения

Для овладения растущими перевозками, когда потребная пропускная и провозная способность приближается к наличной, необходимо увеличивать пропускную и провозную способность железных дорог. Увеличение пропускной способности дорог может осуществляться с целью улучшения качественных показателей работы - ускорения перевозки, снижения ее себестоимости, автоматизации производственных процессов, повышения производительности труда и улучшения условий труда железнодорожников, охраны окружающей среды.

Необходимость осуществления тех или иных мероприятий по увеличению мощности железнодорожной линии устанавливается на основе сравнения потребной и наличной пропускной способности.

Потребная пропускная способность участка по перегонам

                                     (2.1)

где  - расчетные размеры движения грузовых (не считая ускоренных грузовых и сборных поездов) и соответственно пассажирских, ускоренных грузовых и сборных поездов, определяемые как среднесуточные в месяц максимальной работы.

Расчетные размеры грузового движения определяются из выражения:

где кн - коэффициент месячной неравномерности грузовых перевозок больше единицы(отношение перевозок в среднем в сутки за месяц максимальных перевозок к среднесуточным за год);

Ггод - годовой грузопоток в грузовом направлении (без грузопотока, перевозимого ускоренными и сборными поездами);

ц - отношение массы состава нетто Qн к массе брутто Qбр;бр - средневзвешенная масса обращающихся на участке поездов.

Произведение КнГгод представляет собой потребную провозную способность линии на расчетный год.

Коэффициент резерва пропускной способности врез устанавливают с учетом необходимости предоставления «окон» в графике для ремонта пути и других устройств, а также для освоения размеров движения в периоды их отклонения от среднесуточных в месяц максимальных перевозок и для ликвидации всякого рода нарушений нормального движения. Принимается обычно 1,2 на однопутных линиях.

Так как nпотр ≤ nнал , то с учетом формулы (2.1)

где nнал - наличная пропускная способность участка в поездах параллельного графика.

Наличная провозная способность участка (без грузопотока, перевозимого ускоренными и сборными поездами)

                 (2.2)

Соответственно Гнал ≥ кн Ггод.

Провозная способность зависит как от наличной пропускной способности участка, так и от массы поездов.

Все способы увеличения пропускной и провозной способности зависят от размеров капиталовложений и затраты времени на их осуществление. Они могут быть условно подразделены на организационно-технические (не требующие больших капиталовложений и времени на осуществление) и реконструктивные. Например, к первой группе относятся: применение пакетных графиков, пачковая прокладка пассажирских поездов, подталкивание и двойная тяга, организация соединенных поездов и другое. Сущность этих способов заключается в увеличении массы поездов или пропускной способности в поездах.

Увеличение массы поездов возможно достичь увеличением силы тяги локомотивов и удлинением станционных путей, улучшением использования грузоподъемности вагонов, увеличением отношения массы нетто к массе брутто, смягчением профиля пути, уменьшением основного сопротивления движению.

Пропускная способность в поездах увеличится в результате роста ходовых скоростей движения поездов, уменьшения длины перегонов, реконструкции средств сигнализации и связи при движении поездов, применения пакетных графиков движения, уменьшения коэффициента съема грузовых поездов другими категориями поездов, увеличения числа главных путей на перегонах участка.

Наряду с перечисленными мероприятиями по увеличению пропускной и провозной способности перегонов в необходимых случаях должны приниматься меры по повышению пропускной способности станций, тягового хозяйства и электроснабжения.

На однопутных линиях, а также двухпутных, не оборудованных автоблокировкой, решающим обычно является увеличение пропускной способности участка по перегонам, так как требуются большие сроки для осуществления работ и крупные капиталовложения. При этом определяют принципиальный путь усиления их технической оснащенности, в значительной мере предопределяющий работы по развитию других элементов железнодорожного хозяйства и приведению их пропускной способности в соответствие с пропускной способностью перегонов.

Овладение возрастающими перевозками может быть осуществлено не только за счет увеличения наличной провозной способности, но и путем сокращения потребной. Для этого должны быть приняты все возможные меры к устранению нерациональных перевозок, правильному распределению перевозок между отдельными видами транспорта, улучшению подготовки грузов к перевозке (обогащение, сушка, прессование, обработка и др.), а также максимальному сокращению их сезонной, месячной и суточной неравномерности.

Способы увеличения пропускной и провозной способности железнодорожного направления или участка должны выбираться на основе всесторонней оценки технических, эксплуатационных и экономических показателей и учета оборонных требований. Разработке мероприятий по увеличению провозной способности, требующих капитальных затрат, должно предшествовать тщательное рассмотрение возможностей улучшения использования наличных технических средств. Одним из важных этапов выбора способа увеличения пропускной и провозной способности является проработка ряда вариантов таких способов, их технико-экономическое сравнение и оценка.

При перспективном развитии линии исходят из этапного осуществления мер увеличения ее пропускной и провозной способности в течение расчетного периода за 20-25 лет с учетом темпов роста перевозок.

Для этого разрабатываются варианты схем этапного увеличения пропускной и провозной способности, в каждом из которых предусматриваются сущность самих мероприятий на том или ином этапе и сроки их осуществления. В качестве критерия эффективности того или иного варианта принимаются народнохозяйственные затраты, определяемые в каждом из вариантов с учетом эффективности отделения капиталовложений за весь расчетный период, начиная с исходного года и кончая годом, когда все варианты будут иметь одинаковое техническое оснащение.

Вариант с меньшей суммой приведенных строительных и эксплуатационных расходов за расчетный период является более выгодным в экономическом отношении.

В условиях роста грузопотоков потребная провозная способность в тот или иной год t расчетного периода определяется

                                                                           (2.3)

где Г0 - грузопоток в грузовом направлении в исходный год эксплуатации линии;

 - годовой прирост грузопотока.

.2 Увеличение массы поезда

Увеличение массы поездов является не только одной из наиболее эффективных мер по повышению провозной способности железных дорог, но и важным средством улучшения эксплуатационных показателей их работы и снижения себестоимости перевозок. Масса поезда определяет требования к техническому вооружению железных дорог, в первую очередь к мощности локомотивов, длине станционных путей, устройствам электроснабжения при электротяге, маневровым средствам и т. д.

Таким образом, установление рациональной массы поездов на железных дорогах представляет собой важную и сложную технико-экономическую проблему, тесно связанную с увеличением провозной способности железных дорог, но затрагивающую значительно более широкий круг вопросов, связанных с их работой. Выбор наивыгоднейшей массы грузовых поездов может рассматриваться при заданном типе и мощности локомотива или для случаев, когда мощность локомотива неизвестна, т. е. должна быть установлена одновременно с определением массы поезда.

Мощность заданного локомотива может быть использована для достижения максимально возможной массы поездов при полном использовании расчетной силы тяги или для увеличения ходовой скорости движения при несколько меньшей массе поезда.

Увеличение часовой производительности локомотива, равной произведению QбрV, приводит к увеличению провозной способности, уменьшению потребного парка локомотивов и бригад, уменьшению расхода топлива или энергии при езде с тягой.

Умножая левую и правую части уравнения движения поезда на ходовую скорость Vx, получим:

                                                (2.4)

откуда

где Fk - сила тяги локомотива, кН;

щ0 - основное удельное сопротивление движению, Н/кН;

г - коэффициент, учитывающий инерцию вращающихся частей подвижного состава;- ходовая скорость, км/ч;бр, Р - масса состава поезда и соответственно локомотива, т;р - руководящий подъем, ‰.

Мощность тепловозов FкVx остается, как известно, постоянной в широком диапазоне изменения скорости. Тогда, как видно из формулы (2.4), увеличение скорости Vx и одновременное уменьшение силы тяги Fk приводит к уменьшению произведения QбрVx , что является невыгодным.

Уменьшение производительности локомотива при неполном использовании расчетной силы тяги Fк объясняется тем, что часть мощности локомотива при росте скорости затрачивается на преодоление увеличивающегося сопротивления движению щ0, а также на передвижение добавочного количества локомотивов, число которых увеличивается с уменьшением массы и ростом скорости. Конструкция выпускаемых электровозов такова, что с ростом скорости мощность их падает, что еще в большей мере скажется на уменьшении их производительности.

Таким образом, при тепловозной тяге наибольшая производительность локомотива и, следовательно, максимальная провозная способность участка, а также наименьшая себестоимость перевозок всегда будут достигаться при наибольшей массе поезда. Наиболее эффективно увеличение массы поездов на однопутных линиях, обеспечивающее уменьшение числа скрещений поездов.

Вывод об эффективности реализации максимальной силы тяги заданного локомотива и максимальной массы состава поезда является абсолютным в условиях, когда масса всех обращающихся поездов является одинаковой. В реальных условиях, ввиду различной структуры перевозимых в поездах грузов, поездная нагрузка на 1 м пути является различной, и часть поездов с легкими грузами формируется по длине станционных путей (масса таких поездов меньше или равна норме массы поезда). Другая часть поездов с грузами большой объемной массы является неполносоставной (короче длины путей), и масса составов этих поездов соответствует норме массы поезда. В зависимости от распределения поездной нагрузки на 1 м пути средняя масса всех поездов хотя и повышается, но незначительно в сравнении с увеличением нормы массы поезда. Но и в этих условиях, как правило, является целесообразной реализация максимальной (расчетной) силы тяги локомотива (для части поездов) и установление максимальной нормы состава поезда. В отдельных же случаях при значительном удельном весе поездов с малой нагрузкой на 1 м пути, а также при резкой непарности движения поездов может оказаться выгодным устанавливать в одном или обоих направлениях движения норму массы составов поездов несколько меньше критической массы, определяемой по расчетной силе тяги локомотива.

При незначительных размерах пассажирского движения на двухпутных линиях уменьшение массы грузовых поездов, обеспечивающее приближение их скорости к скорости пассажирских, может уменьшить съем с графика. В данном случае наибольшая провозная способность участка может достигаться не при максимальной массе грузового поезда. Однако это только исключение. Как правило, наибольшая возможная масса грузового поезда, при которой достигается полное использование расчетной силы тяги локомотива, является при всех видах тяги наивыгоднейшей. Таким образом, расчеты по определению оптимальной нормы массы поезда в условиях колебания поездных нагрузок на 1 м пути сводятся к следующему: устанавливается фактическое (или предполагаемое на перспективу) распределение поездных нагрузок на 1 м пути, оформляемое в виде гистограммы или статистического ряда по форме, приведенной в таблице 2.1.

По данным табл. 2.1 определяют среднее значение поездной нагрузки на 1 м пути:

,

где K - число разрядов статистического ряда.

Таблица 2.1 Распределение поездных нагрузок на 1 м пути

Затем определяют критическую массу состава брутто Qкр по расчетной силе тяги локомотива и исходя из нее ограничительную нагрузку на 1 м пути:

где lст - полезная длина станционного пути.

По данным таблицы 2.1 намечают возможные варианты нормы массы состава поездов. Число вариантов зависит от характера распределения поездных нагрузок на 1 м пути. В качестве одного из вариантов служит вариант массы поезда Qкр, определенной по расчетной силе тяги локомотива. Пусть Qкр= 3400 т, и ограничительная нагрузка

т/м.

Как видно из таблицы 2.1, поездов с нагрузкой на 1 м пути Pi ≥ 4,25 будет всего 8% от общего числа поездов. Из таблицы 2.1 также видно, что наибольшее число поездов (25 %) имеют нагрузку Р6 = 3,65 т/м, а затем 20 % поездов - нагрузку Р5=3,25 т/м. Эти нагрузки на 1 м пути могут быть приняты в качестве расчетных Рн и соответственно получены еще два варианта нормы массы поездов:

,65(850-50) = 2920 т и 3,25 (850-50) = 2600 т.

Вообще же число вариантов расчетных погонных нагрузок и соответствующих им вариантов норм массы может быть равно числу значений Рi, лежащих (см. табл. 2.1) левее ограничительной погонной нагрузки Рогр. Но рассматривать все варианты бессмысленно. Достаточно ограничиться рассмотрением еще (кроме варианта норм массы Qкр) одного - двух вариантов норм массы, ближайших к Qкр. Для каждого варианта нормы массы определяют среднюю массу поезда:

,

где x- число разрядов, на которые приходится весь диапазон погонных нагрузок, начиная с минимальной и кончая расчетной.

При Рн = Рогр= 4,25, х=7 (таблица 2.1) при Рн = Р6 = 3,65, х = 6 и тд.;

к - общее число разрядов. По таблице 2.1 к = 9.

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

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

где  - затраты на накопление составов на станциях формирования;

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

С - параметр накопления;

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

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

VX - средняя ходовая скорость в i-м варианте;

вх - коэффициент участковой скорости;

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

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

Энергетические затраты, связанные с остановками поездов:

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

- энергетическая часть затрат, приходящаяся на 1 остановку поезда.

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

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

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

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

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

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

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

где Ггод - годовой грузопоток в одном направлении;

Lп - расстояние пробега поездов без переработки;

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

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

                                         (2.5)

                                                          (2.6)

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

                                (2.7)

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

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

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

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

(2.8)

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

Состэ - энергетические затраты на 1 остановку поезда;

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

применением более мощных из числа существующих локомотивов;

применением кратной тяги на всем протяжении или на части участка;

подталкиванием на отдельных перегонах участка.

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

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

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

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

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

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

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

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

tок - нормативный срок окупаемости капиталовложений;

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

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

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

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

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

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.

Комбинируя во всевозможных разумных сочетаниях перечисленные мероприятия, можно получить ряд схем этапного развития однопутных линий. Та схема, при которой сумма приведенных затрат за весь период увеличения пропускной и провозной способности будет наименьшей, является экономически наивыгоднейшей.

Введем следующие обозначения главнейших мероприятий по усилению пропускной и провозной способности однопутных линий:

А - строительство автоблокировки;

У - удлинение путей на станциях;

В - строительство двухпутных вставок;

Д- сооружение сплошного второго пути (переход к сплошной двухпутной линии).

Возможные рациональные схемы этапного усиления линии с изменением порядка их последовательности сводятся к следующим:

О-А-У-В-Д;         О-А-У-Д;

О-У-А-В-Д;         О-У-Д-Д;

О-У-В-Д;             О-У-Д.

Кроме того, при каждой схеме могут постепенно открываться дополнительные разъезды, а при устройстве автоблокировки вводиться пакетное движение. Задача состоит в том, что при заданных начальных размерах грузового и пассажирского движения и темпах их роста во времени найти последовательность и сроки перехода от одного типа технической оснащенности к другому, т, е. установить оптимальные сроки осуществления мероприятий, входящих в схемы этапного усиления пропускной и провозной способности однопутных линий.

В этих целях для каждой схемы составляется выражение, описывающее зависимость суммарных (за период эксплуатации в течение всего расчетного срока) приведенных затрат на перевозки от сроков осуществления каждого мероприятия ti. Затем, используя математические методы и ЭВМ, отыскивают такие значения сроков ti в каждой схеме, при которых суммарные расходы за весь расчетный период оказываются минимальными.

При многоэтапном развитии линии затраты на ее реконструкцию и эксплуатацию определяются с учетом эффективности их отдаления:

, (2.15)

где - капиталовложения, необходимые для осуществления i-гo мероприятия (этапа) ускорения технического оснащения линии;

- затраты на содержание и амортизацию постоянных устройств, вводимых на г-м этапе;

Эгод - годовые приведенные перевозочные затраты на линии (включающие и приведенные к текущим капитальные затраты на подвижной состав), изменяющиеся по годам в результате роста перевозок и усиления мощности линии;

Тр, - период, за который производится расчет;

Дн - нормативный коэффициент эффективности капиталовложений.

Например, для распределения суммарных затрат для схемы О - У - В - Д суммарные затраты Еобщ для этой схемы являются функцией трех переменных: срока tудл удлинения путей; tвст - устройства двухпутных вставок и tД - постройки сплошных вторых путей:

,

где Е1, Е2, Е3, Е4 - приведенные годовые (временные и энергетические) затраты, связанные с эксплуатацией линии (с выполнением перевозок) при соответствующем техническом ее оснащении в течение периода: в исходном состоянии до момента tудл, когда будут удлинены станционные пути и повышена масса поездов; с момента удлинения путей до момента сооружения двухпутных вставок; с момента сооружения двухпутных вставок до момента сплошной постройки вторых путей; с момента сплошной укладки вторых путей до конца расчетного срока. Эти затраты при одном и том же техническом оснащении линии изменяются по годам в связи с ростом размеров движения. Учитывается при этом только та часть временных и энергетических затрат, которая зависит от размеров движения - на накопление составов поездов, остановки поездов и на оплату локомотивных бригад. Если же после удлинения станционных путей и повышения массы поездов за счет введения более мощных локомотивов изменяется удельная мощность тяги (мощность на 1 т массы поезда), то соответственно изменится и скорость движения поездов. Тогда должны учитываться затраты на накопление составов, затраты поездо-часов при передвижении поездов на участке, энергетические затраты, связанные с передвижением поездов и на их остановки;

- капитальные вложения соответственно в удлинение путей, устройство вставок и достройку сплошных вторых путей;

 - затраты на содержание и амортизацию соответственно удлиненной части путей, двухпутных вставок и достроенных вторых путей;

Трас - расчетный период сравнения, составляющий обычно не менее 25-30 лет;

Дн - нормативный коэффициент эффективности капиталовложений.

Таким образом, оптимизация развития линии по схеме О-У-В-Д требует нахождения таких значений tудл, tвст и tД, при которых значение приведенных затрат Еобщ по формуле (2.15) будет минимальным.

Аналогично находят оптимальные варианты и в других возможных схемах этапного развития линии. Из всех найденных оптимальных (для каждой схемы этапного развития линии) вариантов выбирают вариант с минимальными затратами.

В результате выполненных в ряде институтов расчетов получены следующие общие выводы.

Первоочередным этапом увеличения провозной способности однопутной линии является увеличёние массы поезда до величины составов, соответствующей наличным длинам станционных путей. В дальнейшем должно предусматриваться удлинение станционных путей до 850-1050 м и более, соответствующее увеличению массы поездов.

На однопутных линиях, где разъезды расположены на сравнительно значительном расстоянии, должны быть открыты дополнительные разъезды с доведением средней длины перегона до 13-15 км. Если после удлинения путей и открытия разъездов грузооборот растет медленно, могут быть целесообразны устройство диспетчерской централизации и организация пакетного движения. Однако при сравнительно быстром росте грузооборота устройство диспетчерской централизации можно отложить до момента укладки двухпутных вставок. Сооружение двухпутных вставок или сквозных вторых путей следует предусматривать при грузонапряженности, превышающей 15-20 млн. т•км/км в грузовом направлении. При большом пассажирском движении эти цифры соответственно уменьшаются.

Сфера применения частичной или полной укладки вторых путей определяется главным образом темпами роста грузопотока и размерами пассажирского движения. Если двухпутные вставки при оборудовании линии диспетчерской централизацией могут обеспечить потребную провозную способность в течение 8-10 лет и более, устройство их является оправданным. Так как на однопутной линии может быть освоен грузопоток около 20 млн. т•км/км, а при устройстве двухпутных вставок - 30-35 млн. т•км/км в одном направлении, двухпутные вставки целесообразно устраивать в тех случаях, когда темп роста грузопотока не превышает 1,5-2,0 млн. т•км/км в год. При более быстром темпе роста грузопотока, а также при значительных размерах пассажирского движения следует сразу строить сплошные вторые пути.

Если имеется несколько параллельных направлений, то вследствие возможности перекладки потока с менее оснащенных направлений на направления с более совершенным техническим сооружением границы устройства двухпутных вставок и вторых путей несколько изменяются. Так, при наличии двух параллельных направлений сооружение двухпутных вставок на одном из них целесообразно при достижении суммарного грузопотока на обоих направлениях 20 - 25 млн. тонн в год, т. е. 10 - 12 млн. тонн в год в каждом направлении, что в 1,5 - 2 раза ниже, чем для отдельно взятой линии.

На двухпутных линиях провозная способность должна увеличиваться за счет устройства автоблокировки с уменьшением интервала попутного следования поездов, а также за счет увеличения массы поездов с удлинением станционных путей до 850 - 1050 метров. Эффективным мероприятием является организация вождения соединенных поездов. Дальнейшее увеличение провозной способности целесообразно главным образом за счет строительства новых разгружающих линий или третьих и четвертых главных путей.

.6 Комплексные методы использования пропускной и провозной способности железных дорог

Комплексное увеличение пропускной и провозной способности железных дорог включает ряд аспектов этой проблемы:

комплексное развитие всех элементов технического оснащения участка или направления перегонов, станций, устройств локомотивного хозяйства и электроснабжения.

Комплексность развития отнюдь не означает достижение равенства пропускной способности отдельных из этих элементов. Оно означает лишь осуществление при необходимости таких мер усиления мощности каждого из элементов, при котором любой из них, взаимодействуя с другими элементами, обеспечит необходимый уровень потребной пропускной способности и освоение заданных размеров перевозок. При этом задача выбора оптимальной мощности может решаться изолированно для каждого из элементов технических устройств;

комплексное развитие отдельных элементов технического оснащения, тесное взаимодействие которых при пропуске поездов оказывает существенное, влияние как на результативную пропускную способность, так и на совместные показатели функционирования этих устройств. При выборе оптимальных решений в этом случае требуется рассматривать совокупность всех приведенных затрат, возникающих в связи с функционированием этих элементов. Пример такой задачи приведен был ранее при определении эффективности оборудования двухпутной линии автоблокировкой. При этом, кроме изменения затрат на участке в связи с уменьшением (в сравнении полуавтоматической блокировкой) числа и длительности обгонов, учитывалось также и изменение «станционных» затрат, вызванное уменьшением простоя поездов на технических станциях в ожидании отправления на участок в связи с увеличением его пропускной способности и уменьшением его загрузки. К таким задачам также относится задача увеличения пропускной способности грузонапряженных двухпутных линий, оборудованных автоблокировкой, путем уменьшения интервала в пакете и входных горловин технических станций. Известно, что практическая реализация шестиминутных интервалов на ряде направлений затруднена из-за задержек поездов при приеме их на станцию. К такому аспекту комплексности относится также решение вопросов уменьшения интервалов в пакете и увеличения мощности электроснабжающих устройств. Эффективность тех или иных мероприятий по увеличению мощности этих устройств должна решаться в комплексе с этапным осуществлением других мер по развитию линии;

комплексный характер самого способа увеличения пропускной и провозной способности, обеспечивающего увеличение как пропускной способности в поездах, так и массы поездов. Одной из таких наиболее эффективных мер является электрификация линий, которая, кроме увеличения провозной способности, обеспечивает и более широкие экономические результаты (повышение скоростей и ускорение оборота подвижного состава, сокращение сроков доставки грузов, облегчение условий труда, экономия дефицитного жидкого топлива, улучшение охраны окружающей среды, электрификация тяготеющих к железнодорожной линии районов). Эффективность электрификации (с учетом перечисленных выше ее достоинств) должна устанавливаться в результате сравнения вариантов схем этапного развития линии на перспективу, в которых электрификация рассматривается в качестве одной из мер овладения растущими грузопотоками;

комплексное планирование развития железных дорог на перспективу в сетевом масштабе.

3. Автоматизация функций диспетчерского персонала(АРМ ДНЦ)

.1 Система диспетчерского руководства

Существующая в нашей республике четырехуровневая диспетчерская система оперативного управления перевозочным процессом сложилась еще в тридцатые годы прошлого века и не обеспечивает единого руководства продвижением грузопотоков от пунктов массового зарождения до пунктов погашения, продвижение вагонопотоков между основными станциями переработки и использованием локомотивов и бригад в пределах полигона и удлиненных участков обращения локомотивов.

Совершенствование управления перевозочным процессом на основе достижений научно-технического прогресса является одним из важнейших направлений интенсификации производства, ликвидации потерь в использовании технических средств, снижения эксплуатационных расходов. В целях реализации решений по коренному изменению всей системы оперативного управления перевозочным процессом, на базе широкого применения современных технических средств сбора и обработки информации.

Развитие отрасли в последние годы поставило ряд сложных задач научно-практического характера. Многие из них возникли впервые, и научный подход к их решению еще не найден.

Вместе с тем по опыту стран, добившихся высокого уровня развития экономики, известно, что на первом месте стоит задача экономии труда, повышения его производительности за счет техники и энерговооруженности, интенсивного использования техники.

Для этого требуется осуществить поэтапный переход на централизованную систему управления перевозочным процессом на основе создания автоматизированного диспетчерского центра управления (АДЦУ).

АДЦУ представляет оперативное диспетчерское управление перевозочным процессом на железнодорожном направлении или в узле с позиции предупредительного регулирования, централизации и концентрации диспетчерского управления перевозочным процессом на третьем уровне управления железнодорожным транспортом; механизации и автоматизации диспетчерского труда и процессов управления на базе вычислительной техники и современных технических средств.

АДЦУ обеспечивает регулирование поездопотоков на больших полигонах, путем непрерывного автоматизированного контроля поездного положения, с выработкой рекомендаций для оперативно-диспетчерского аппарата по принятию управляющих решений направленных на улучшение использования показателей работы железных дорог и являются действенной мерой совершенствования системы оперативного управления перевозками и всей эксплуатационной деятельности железной дороги.

АДЦУ позволяет сочетать централизованное управление системой - районом, участком с локальным управлением, объектами - станция, поезд. Такая структура позволяет обеспечить максимальную автономность линейных предприятий и возможность оптимального управления дорогой в целом, централизованное хранение и обработку информации.

Одно из основных преимуществ АДЦУ - единое управление ранее разрозненными процессами работы локомотивов на удлиненных тяговых плечах из единого центра, что позволяет улучшить регулирование локомотивным парком и бригадами. За счет сокращения простоя вагонов по стыкам локомотивов на станциях и в депо повышается их среднесуточный пробег, что дает возможность высвободить вагоны и локомотивы для дополнительных перевозок. Концентрация управления обеспечит повышение дисциплины выполнения заданий по передачи поездов и регулировочных заданий по передаче порожних вагонов.

Создание автоматизированных диспетчерских центров управления (АДЦУ) позволяет оптимизировать работу диспетчерского аппарата [14].

3.2 Анализ загрузки поездных диспетчеров

Загрузку диспетчеров, участвующих в оперативном управлении перевозочным процессом, можно рассматривать в двух аспектах: как информационную загрузку, связанную с приемом, переработкой и передачей сообщений; как затрату рабочего времени на выполнение тех или иных операций и функций управления перевозочным процессом.

Отношение затрачиваемого суммарного времени диспетчером на выполнение всех операций к продолжительности рабочей смены уровнем загрузки:

                                                               (3.1)

где  - затраты времени диспетчера на выполнение одной технологической операции управления, мин.;

 - продолжительность рабочей смены, мин.

Загрузка диспетчера зависит от числа поездов, поступающих на обслуживаемый участок, длительности обслуживания каждого поезда в соответствии с принятой технологией работы участка и станций, поездной на участке и состояния технических средств. Распределение затрат времени на обслуживание информационных сообщений для характерных участков железных дорог дано в таблице 3.1.

Таблица 3.1 Распределение времени работы поездного диспетчера по видам информационной деятельности

Доля времени, приходящаяся на выполнение той или иной операции, колеблется в зависимости от условий труда диспетчера, поездного положения на участке, времени непрерывного выполнения производственных функций. Анализ напряженности труда поездного диспетчера показал, что наиболее напряженной является операция сбора информации о конфликтных ситуациях. Эмоциональная напряженность в этом случае является наивысшей. Второй по напряженности является работа по непосредственному взаимодействию с оперативными работниками в присутствии руководителей [15].

.3 Работа дежурного по отделению (ДНЦО) при организации АРМ

ДНЦО организует и координирует работу диспетчерского аппарата смены по выполнению суточного и сменного планов работы отделения дороги, подготавливает исходные данные для составления плана на следующую смену, а в ночное дежурство подготавливает проект плана дневной смене, что является основанием для корректировки суточного плана работы отделения.

Для своевременного включения в работу ДНЦО начинает знакомиться с положением на отделении и в узле примерно за час до начала дежурства. В этот период ДНЦО выясняет состояние с продвижением поездопотоков на каждом направлении, определяет наличие составов, локомотивов и бригад по каждому направлению по «ниткам» графика, наличие и содержание особых заданий руководства отделения и управления дороги.

За 30-35 мин до начала смены ДНЦО, заканчивающий дежурство, передает вступающему данные о поездах, подготавливаемых к отправлению основным узлом отделения на все направления по «ниткам» графика на 1-3 часа продолжительности новой смены. Эти данные включают: назначения поездов, время отправления, номера локомотивов, фамилии машинистов.

До начала дежурства ДНЦО записывает в специальный бланк данные о положении на основной станции узла: наличие вагонов на 5-00 (18-00) всего, в том числе рабочего парка, количество порожних вагонов по роду подвижного состава, количество груженых вагонов по назначению плана формирования. Эти данные необходимы для дальнейшего уточнения плана отправления поездов из узла.

За 15-20 мин до начала дежурства ДНЦО проводит совещание с диспетчерами своей смены. На этом совещании он объявляет диспетчерам общее положение на отделении и план отравления поездов из узла на каждое направление по ближайшим «ниткам» графика (на 2-3 часа предстоящей работы).

На совещании перед началом дежурства старший диспетчер отделения дороги дает задание смене по распределению порожних вагонов по роду подвижного состава на каждом участке, сообщает задание по обеспечению порожними вагонами станций погрузки своего отделения и по передаче их по стыковым станциям. Кроме того, старший диспетчер дает задание смене по передаче поездов и вагонов, погрузке, выгрузке, обороту вагона, по работе замкнутых кольцевых маршрутов («вертушек»), а также особые указания.

В течение первого часа дежурства ДНЦО уточняет у ДСЦС сортировочной станции наличие составов для отправления по плану в первые 2-3 часа и дает уточненные указания локомотивному диспетчеру об обеспечении этих составов локомотивами и бригадами.

Кроме того, в течение первого часа дежурства ДНЦО обменивается информацией с соседними ДНЦО о передаваемых поездах по стыковым станциям, докладывает в распорядительный отдел службы движения - дорожному диспетчеру (ДГП) о положении на отделении и отправляемых поездах на все направления. В дальнейшем обмен данными с соседними ДНЦО, и доклад ДГП осуществляется через каждые 3-4 часа.

В процессе дежурства ДНЦО периодически контролирует ход работы и принимает меры по выполнению плана в случае отклонений.

Особенностью работы ДНЦО в ночную смену является корректировка суточного плана поездной работы, составленного старшим диспетчером к 16 часам предыдущих суток, и составление проекта плана дневной смене. Эта корректировка осуществляется в период с 0 до 4 часов с учетом результатов работы и уточненных данных о поступлении поездов на отделение. Откорректированный план оператор при ДНЦО передает на отделение.

В период с 3 до 6 часов ДНЦО выполняет расчет предполагаемого числа поездов и вагонов, передаваемых по стыковым станциям. В 6 часов проект плана передачи поездов и вагонов по стыкам ДНЦО докладывает ДГП.

Приведенное описание деятельности ДНЦО, сделанное на основе многочисленных наблюдений на ряде отделений, и анализ целей, стоящих перед отделением дороги и диспетчерской сменой, позволяет уточнить перечень задач, решаемых ДНЦО.

Как показывают наблюдения, среди всех задач, решаемых оперативными работниками, выделяется главная, решение которой обеспечивает выполнения цели функционирования руководимой системы, и вспомогательные, направленные на реализацию плана, разработанного при решении главной задачи.

Главной задачей, решаемой ДНЦО, является прогнозирование использования «ниток» графика отправления поездов из узла в соответствии с суточным (сменным) планом. Правильное решение этой задачи обеспечивает достижение цели диспетчерской смены, а также выполнение плана перевозок отделением.

Другими задачами, решаемыми ДНЦО, являются: контроль исполнения запланированных «ниток» графика в основном узле отделения и в других пунктах зарождения поездопотоков, контроль и принятие мер к выполнению суточного (сменного) задания по передачи поездов и вагонов по стыковым станциям, контроль выполнения суточного (сменного) плана грузовой работы.

Кроме того, в ночное дежурство ДНЦО должен решать задачу по корректировке суточного плана и составлению проектов сменного плана поездной работы дневной смене, а также сменного и суточного планов передачи поездов и вагонов по стыкам.

Перечень решаемых ДНЦО задач, периодичность и заблаговременность их решения приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 Перечень задач, решаемых ДНЦО

.4 Автоматизированная система ведения и анализа графика исполненного движения

На основе сообщений, поступающих со станций, об отправлении, проследовании и прибытии поездов в базе данных АСОУП содержится информация, на основе которой в существующих АРМ диспетчера ведется сокращенный график исполненного движения поездов (ГИД). Он является сокращенным потому, что информация о событиях с поездами поступает с небольшого числа выделенных станций. Эта информация в виде засечек наносится на график. Автоматизированное соединение засечек позволяет в АРМ диспетчера вести сокращенный ГИД.

Построение реального графика исполненного движения с информацией со всех станций участка и блок-участков на перегонах требует съема информации с устройств СЦБ. Такой ГИД может вестись авто-матизированно только на участках, оборудованных системами ДЦ и Д К.

Полностью автоматизировать процесс ведения и анализа ГИД стало возможным при создании АРМ диспетчера в диспетчерских центрах управления. Впервые такую автоматизированную систему ГИД «Урал-ВНИИЖТ» создало Научно-производственное объединение «ГИД-УРАЛ» Уральского отделения ВНИИЖТа.

Система ГИД включает подсистемы ГИД ДНЦ/ДСП, ГИД ЦД и ГИД ДГП, ГИД ДНЦ/ДСП позволяет автоматизировать часть рутинной работы ДНЦ и ДСП и обеспечивает следующие функции:

·    автоматизированное ведение графика исполненного движения;

·        быстрый доступ к информации о поездах, составах поездов и локомотивах;

·        выдачу поездного положения в графических и табличных формах;

·        отображение на экране ПЭВМ текущей ситуации на станциях и перегонах (табло диспетчерского контроля);

·        отображение информации от аппаратуры «ДИСК» на графике и табло диспетчерского контроля;

·    контроль дислокации и состояния локомотивов;

·    учет и анализ выполнения графика, участковой скорости, веса и длины грузовых поездов и их простоя на технических станциях;

·        автоматизированное ведение журнала диспетчерских распоряжений ДУ-58;

·        ведение книги выдачи предупреждений на поезда (ДУ-60);

·        архивацию графика, состояния устройств СЦБ и приказов ДНЦ;

·        формирование на рабочем месте ДСП сообщений для АСОУП об операциях с поездами;

·    работа по запросу с системой АСОУП.

Для получения исходной информации и взаимодействия с другими системами ГИД ДНЦ/ДСП имеет следующие подсистемы:

·    получения информации с устройств СЦБ о занятии изолированных участков на станциях и перегонах, о показаниях входных и выходных светофоров, об установке маршрутов приема и отправления, о положении стрелок;

·        отображения в реальном времени на экранах ПЭВМ пользователей графика исполненного движения и табло диспетчерского контроля;

·        обмена информацией между ПЭВМ ДНЦ и ДСП;

·        формирования для АСОУП сообщений об операциях с поездами;

·        обмена информацией между ГИД и АСОУП.

ГИД ДГП автоматизирует получение информации о движении поездов на полигоне дороги и обеспечивает:

·    ведение сокращенного графика исполненного движения;

·        ведение поездного положения;

·        работу ДГП (по запросу) с системой АСОУП и (через нее) с АСУСС.

Получение исходной информации и взаимодействие с другими автоматизированными системами обеспечивают подсистемы:

·    получения информации о событиях с поездами из АСОУП;

·    отображения в реальном времени на экранах ПЭВМ пользователей сокращенного графика исполненного движения и поездного положения;

·        получения справок из АСОУП и (через нее) с АСУ СС.

Система ГИД создавалась для унификации информации о движении поездов на всей сети железных дорог и всех уровнях диспетчерского руководства - автоматизированных рабочих местах ДСП, ДНЦ, ДГП и ЦДГП. Системой ГИД могут также пользоваться руководители станций, отделений, дорог, АО НК «КТЖ» и работники различных служб.

Главной частью системы ГИД «Урал-ВНИИЖТ» является график исполненного движения, который на экране монитора имеет структуру общепринятого графика движения. Кроме непосредственно графика движения информацию представляют:

·  меню;

·        верхняя строка графика;

·        левое поле графика;

·        основная часть (фрагмент графика);

·  правое поле графика.

В систему ГИД диспетчер вводит информацию двумя способами: мультипликацией и выбором из списка. Мультипликация позволяет щелчком «мыши» на поле выбора автоматически получать нужную информацию. Выбор из списка предусматривает перевод засветки на нужную строку с помощью кнопки Enter и щелчком «мыши» получение информации.

Система ГИД при просмотре графика позволяет:

·  оперативное изменение конфигурации сетки графика в соответствии с необходимостью показа различных направлений, примыканий и раздельных пунктов;

·        отображение различным цветом и типом линий ниток поездов различных категорий;

·        изображение сбоев в движении, ниток поездов с работой на перегоне, в том числе с возвращением обратно;

·        оперативную отмену и восстановление изображения на графике различных его элементов (показ грузовых поездов, их номеров, времени прибытия и отправления и т. д.);

·        отображение занятия главных и приемо-отправочных путей раздельных пунктов, привязки времени прибытия поезда на станцию ко времени его отправления;

·        изображение графика с указанием на участках (с помощью ломаных линий) задержек и нагонов поездов относительно нормативного графика;

·  изменение масштабов изображения по времени и числу раздельных пунктов, одновременно вмещаемых на экране;

·  сдвиг графика на экране влево, вправо, вверх, вниз, страницами. в начало и конец графика;

·        оперативное изменение на сетке графика относительных высот полос, изображающих на экране различные участки, обеспечивающие наиболее удобное изображение и восприятие графика;

·        выдачу на экран ПЭВМ справки о поезде с указанием номера и индекса поезда, его веса и условной длины, направления следования, вида, места и времени совершения операции с поездом;

·   показать километровые отметки раздельных пунктов, время хода поездов и т. д.

В левой части графика дается различная информация, относящаяся к раздельным пунктам и перегонам: наименование раздельных пунктов, коды Единой сетевой разметки, нормативное и плановое время хода поездов, ограничения скорости движения, коды должностей, фамилии дежурных по станции, станционные примечания.

В программе ГИД принят авторский вариант цветового изображения «ниток» графика в зависимости от категории поездов. Но диспетчер имеет возможность по своему усмотрению менять «раскраску» «ниток» и фона графика в зависимости от категории поездов, условий пропуска, маршрута следования и т. д.

Линии раздельных пунктов на сетке графика могут превращаться в полосу, содержащую линии путей на этой станции и их использование.

Предусмотрен показ нормативного графика движения как совместно с исполненным графиком, так и отдельно.

В системе ГИД предусмотрена функция поиска: поездов, в том числе опаздывающих и «брошенных»; локомотивов; дефектов в расписании движения поездов. Поиск поезда ведется по его номеру или индексу, опаздывающих поездов - по указанным станциям, «брошенных» - по отделениям и дороге. Поиск локомотива ведется по его серии и номеру.

В базе расписаний система ГИД выявляет следующие дефекты:

·    время операций прибытия/формирования на раздельном пункте позже времени операций отправления/расформирования;

·        отсутствие прибытия поезда на станцию, не являющуюся первой в расписании движения;

·    отсутствие отправления поезда со станции, не являющейся последней в расписании движения;

·        прибытие поезда на станцию раньше отправления с предыдущей.

Дефекты расписаний могут особым (яркофиолетовым) цветом отображаться непосредственно на графике.

Содержатся списки всех станций, стыковых пунктов, перегонов, поездо-участков, диспетчерских кругов, маршруты следования между заданными станциями и со сменой номера поезда. Списки станций содержат информацию о технических характеристиках, продолжительности технических стоянок поездов в нормативном графике, признаки принадлежности к стыковым пунктам, отделению, дороге, диспетчерскому кругу.

В списке перегонов предоставляется информация о технических характеристиках: порядковый номер перегона; коды единой сетевой разметки станций, ограничивающих перегон; время хода по каждому направлению с учетом предупреждений, длина перегона; число главных путей; код диспетчерского круга; число поездо-участков, которые входят в перегон.

Маршруты между заданными станциями определяются по наименьшему времени хода грузового поезда.

Список станций маршрута содержит расстояния между соседними раздельными пунктами маршрута, суммарное расстояние и время хода с учетом установленных нормативов.

На ГИД в реальном времени показываются: занятие блок-участков перегонов, главных и приемо-отправочных путей станций, разрешающие показания входных и выходных светофоров.

Линией установленного (по усмотрению заказчика) цвета система ГИД наносит на график предупреждения. Для этого система ГИД ведет электронную книгу формы ДУ-60, в которую информацию о предупреждениях вносят с АРМ ДСП или АРМ ДНЦ. На перегоне наклон засечек, ограничивающих линию предупреждения, указывает направление движения, в котором оно действует. Линия предупреждения с помощью «мыши» дает все необходимые сведения о нем. Направив «мышь» на левую вертикальную линию сети графика и нажав курсор, можно получить список всех действующих на перегоне предупреждений. Аналогичная манипуляция с правой линией сетки графика предоставляет сведения об отмененных предупреждениях.

Информацию о поезде можно получить, направив «мышь» на «нитку» этого поезда на графике и нажав курсор один раз. Справка о поезде содержит: его номер с дополнительными признаками; время, путь и парк выполнения последней операции; время выполнения операции по нормативному графику; источники сообщений об операции; раздельный пункт направления следования; информация о вагонах состава; количество осей, нагрузку на ось; назначения местного груза; сведения о локомотиве и локомотивной бригаде.

В системе ГИД реализована печать выставленного на экран фрагмента графика на любые графические устройства, поддерживаемые операционной системой MS Windows.

Информацию об исполненном расписании движения поезда и автоматизированном ведении графика система ГИД получает:

из АСОУП (сообщения 1042,333);

устройств СЦБ;

ручным вводом ДНЦ или ДСП.

ДНЦ или ДСП могут: ввести в ГИД новую «нитку» поезда; откорректировав, существующую «нитку»; рассчитать плановую «нитку»; сменить номер поезда; «склеить» (соединить) две «нитки»; разорвать «нитку» на две (выделить часть «нитки» в отдельное расписание).

Нанесение новых пометок на график и редактирование старых производится при переходе в режим «пометки». Для этого в меню выбирается необходимый тип пометки.

Система ГИД обеспечивает автоматическую прокладку плановой «нитки» по всему маршруту следования по нормативам времени хода и технических стоянок. Поездной диспетчер может вручную откорректировать весь план пропуска поезда или отдельные операции. Тогда программа пересчитает план, начиная с этой операции.

Контроль за дислокацией локомотивов (КДЛ) реализуется на основе сообщений АСОУП 4110 (об изменении состояния локомотивов) и 1042 (сведения о локомотивах и бригадах). Выдается информация: о Дислокации и состоянии локомотивов, наличии «чужих» локомотивов на дороге, наличии своих локомотивов за пределами дороги. Меню настройки позволяет получать информацию о локомотивах по различим признакам.

Поездное положение дороги представляет собой поездную модель и предоставляет информацию о дислокации, составе поездов и работе с ними.

Система анализа в ГИД предназначена для решения двух основных задач:

·  учета выполнения количественных и качественных показателей эксплуатационной работы, составления отчетности;

·        контроля текущего состояния перевозочного процесса и принятия оперативных мер по его регулированию.

Анализ производится для диспетчерского участка, отделения, дооги, региона, а также любой произвольной зоны, границы которой определены пользователем. Анализируются вес и скорость поездов, выполнение графика движения, развоз местных вагонов, простой поездов на станциях.

База предупреждений системы ГИД «Урал-ВНИИЖТ» обеспечивает контроль за действующими предупреждениями, порядком их ввода, изменения и отмены, а также выдачу формы ДУ-61 на поезда [16].

4. Охрана труда и экологическая безопасность

.1 Борьба с шумом на железнодорожном транспорте. Физические характеристики и измерение шума

Интенсивный шум неблагоприятно действует на организм человека и может явиться причиной профессиональных и производственно обусловленных заболеваний. При работе в условиях шума снижается производительность труда. Шум притупляет внимание, замедляет реакцию человека на те или иные раздражители, мешает восприятию полезных сигналов, что особенно опасно на работах, связанных с движением поездов. Он нарушает комфорт пассажиров и является источником беспокойства для населения в расположенных вблизи железнодорожных объектов населенных пунктах.

Уменьшение воздействия шума до допустимых величин - одно из непременных условий оздоровления условий труда и охраны окружающей среды.

Вопросы борьбы с шумом должны решаться на стадии проектирования машин, транспортных средств, оборудования, зданий, сооружений, населенных пунктов, а также в процессе изготовления, испытания, приемки, эксплуатации и ремонта этих объектов.

Борьба с шумом не только имеет социальное и медико-гигиеническое значение, но и важна с экономической точки зрения. Как и любой другой вредный производственный фактор, шум влечет за собой экономические потери. Исследования, проведенные как в нашей стране, так и за рубежом, показали, что уменьшение шума повышает производительность труда, способствует улучшению качества продукции, снижает заболеваемость и связанные с нею потери, способствует уменьшению текучести кадров и обусловленных ею расходов. Машины, средства транспорта, другое оборудование, отличающиеся меньшим уровнем шума, являются более конкурентоспособными на международных рынках.

Шумом называются звуки, мешающие восприятию полезных звуков или нарушающие тишину, а также звуки, оказывающие вредное или раздражающее действие на организм человека.

В качестве основных величин, используемых для нормирования шума и расчётов по шумоглушению, принимают звуковое давление в паскалях и его уровень в децибелах.

Звуковое давление р - разность между мгновенным значением давления в данной точке среды при прохождении через эту точку звуковых волн и средним давлением, которое наблюдается в этой же точке при отсутствии звука. Звуковое давление, воздействуя на барабанную перепонку, вызывает её деформацию, являющуюся, в конечном счёте первым звеном в восприятии звука человеком.

Если за восьмичасовой рабочий день уровень звукового давления на рабочем месте изменяется не более чем на 5 дБ, то шум называют постоянным, а в противном случае непостоянным.

Непостоянный шум в свою очередь подразделяют на колеблющийся во времени, если уровень звукового давления непрерывно изменяется (например, шум в кузовном отделении вагонного депо, шум дорожного движения, шум проходящего по рельсам подвижного состава и т.п.); прерывистый, если уровень звукового давления резко падает до уровня фонового шума, причем длительность интервалов, в течении которых уровень давления остается постоянным и превышает уровень фона, составляет 1с и более (например, шум выброса сжатого из ресивера компрессора, шум одиночной шлифовальной машины и т.п.); импульсный, состоящий из одного или нескольких звуковых сигналов, каждый длительностью менее 1с (например, шум при забивании гвоздей молотком и т.п.).

Частотный состав шума характеризует его спектр. Спектром шума называют зависимость уровней звукового давления в частотных полосах от средних частот этих полос. Спектр можно представить либо в виде таблицы, либо графически в виде ломаной линии [12].

Спектр, а следовательно, и шум, которому он соответствует, может быть низкочастотным (максимум уровня звукового давления находится в области частот ниже 300 Гц), среднечастотным (область частот от 300 до 800 Гц) и высокочастотным (область частот более 800 Гц).

Звук с частотами ниже 20 Гц называют инфразвуком, а с частотой выше 20 Гц - ультразвуком. Эти звуки не слышимы для человека.

Шум называют тональным, если в нём прослушивается звук определенной частоты. В противном случае он будет широкополосным. Пример тонального шума - сигнал локомотива, а широкополосного - шум водопада, шум подвижного состава.

Важной характеристикой звукового (шумового) поля (т.е. области пространства, в которой наблюдается шум), помимо звукового давления и частоты, является интенсивность звука. Она представляет собой поток энергии, переносимой звуковыми волнами в единицу времени через площадку 1м2, ориентированную перпендикулярно направлению звукового луча. Интенсивность звука - векторная величина, измеряемая в Вт/м2.

Для измерения шума и его спектра применяют шумомеры с соответствующими фильтрами и частотные анализаторы.

Измерение шума проводят для контроля соответствия фактических его уровней на рабочих местах установленным нормам, для оценки шумового режима в помещениях, разработки мероприятий по снижению шума и оценки их эффективности [16].

.2 Действие шума на человека и его нормирование

Звук с уровнем звукового давления менее некоторой величины, называемой порогом слышимости, не воспринимается человеком. Порог слышимости у каждого человека различен и зависит от возраста, состояния слуха, утомления, индивидуальных особенностей организма, а также от частоты звука (на низких и очень высоких частотах он повышается). На низких частотах чувствительность слуха ниже, чем на высоких.

Различают пять ступеней действия шума на человека в зависимости от уровня звукового давления. Если уровень звукового давления ниже порога слышимости, что соответствует полной тишине (первая ступень действия шума), то человек ощущает психологический дискомфорт. Он невольно прислушивается к шуму своего дыхания, процесса пищеварения и т.п. В природе такие условия практически не встречаются. Обычно человека окружает нормальный, привычный для него шумовой фон (вторая ступень действия шума) с уровнями звукового давления на средних частотах 15-35 дБ. Такой шум необходим для нормальной жизнедеятельности.

При увеличении уровня звукового давления до 40-70 дБ наступает третья, психологическая, область действия шума. Этот шум, особенно если он неконтролируем и несет определенную информацию, оказывает раздражающее действие, не изменяя функций слуха и не мешая восприятию полезных сигналов. Он может снизить производительность умственного труда, ухудшить самочувствие. Примером такого шума являются мешающая музыка или разговор, шум санитарно-технического или инженерного оборудования зданий и т.д.

Уровни звуковых давлений 75-120 дБ (четвёртая область действия шума), характерные для производственных и транспортных шумов, производят неблагоприятное физиологическое действие. В этом случае значительно раньше, чем поражается орган слуха, страдает центральная нервная система (ее вегетативная область) и сердечно-сосудистая система. Работники, подвергающиеся воздействию такого шума, часто жалуются на раздражительность, головные боли, снижение внимания и памяти, сонливость, повышенную утомляемость, нарушения сна, иногда - на головокружение. Они чаще болеют гипертонией или гипотонией, язвенной болезнью, колитами и гастритами, неврозами. У них чаще и скорее развивается профессиональная тугоухость.

Постоянный шум с уровнями звукового давления более 120 дБ, а также импульсный шум с уровнями, превышающими 150 дБ при длительности воздействия 100 мс и 160 дБ при длительности воздействия 5 мс, могут привести к акустической травме в виде значительного понижения слуха (пятая ступень действия шума). При постоянном шуме с уровнями 170 дБ и выше и импульсном шуме с уровнями 180 дБ и выше может наступить контузия, и даже смерть.

Одновременное воздействие наряду с шумом других вредных факторов (вибрации, запыленности и загазованности воздуха, плохой освещенности, и т.п.) усугубляет неблагоприятное влияние шума на человека.

Вредность шума как фактора производственной среды и среды обитания человека приводит к необходимости ограничивать его уровни. Санитарные уровни шума нормируют двумя способами - методом предельных спектров (ПС) и методом уровня звука.

Метод предельных спектров, применяемый для нормирования постоянного шума, предусматривает ограничение уровней звукового давления в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц. Совокупность этих предельных октавных уровней называют предельным спектром. Обозначают тот или иной предельный спектр уровнем его звукового давления на частоте 1000 Гц. Например, «ПС-80» означает, что данный предельный спектр имеет на частоте 1000 Гц уровень звукового давления 80 дБ. На частоте 63 Гц уровень для этого спектра равен 99 дБ, а на частоте 8000 Гц - 74 дБ.

Метод уровней звука применяют для нормирования непостоянного шума, например, внешнего шума транспортных средств, городского шума. При этом методе измеряют скорректированный по частоте общий уровень звукового давления во всем диапазоне частот, соответствующем перечисленным выше октавным полосам. Измеряемый таким образом уровень звука позволяет характеризовать величину шума не восемью цифрами уровней звукового давления, как в методе предельных спектров, а одной. Измеряют уровень звука в децибелах А (дБ А) шумомером со стандартной корректированной частотной характеристикой, в котором при помощи соответствующих фильтров снижена чувствительность на низких частотах [12].

В табл. 3.1. приведены нормы предельно допустимого шума в некоторых помещениях и средствах транспорта.

Для тонального шума, поскольку он более неприятен для человека, чем широкополосный, допустимые уровни уменьшают на 5дБ.

Зоны с уровнем звука выше 85 дБ А обозначают знаками безопасности. Работающих в этих зонах администрация обязана обеспечить средствами индивидуальной защиты. Недопустимо даже кратковременное пребывание в зонах с уровнями звукового давления более 135 дБ в любой октавной полосе.

На предприятиях, в организациях и учреждениях производят систематический контроль уровней шума на рабочих местах и устанавливают правила безопасной работы в шумных условиях.

Таблица 4.1 Нормы предельно допустимого шума

.3 Источники шума и шумовые характеристики

Шум по происхождению делят на механический, аэродинамический, гидродинамический и электромагнитный.

Источниками механического шума являются механические вибрации.

Источниками аэродинамического шума могут быть нестационарные явления при течении газов и жидкостей. Меры борьбы с аэродинамическим шумом в источнике его возникновения состоят прежде всего в правильном выборе параметров установок.

В гидродинамических установках (насосы, турбины) следует избегать возникновения кавитации, вызывающей гидродинамический шум.

Источниками электромагнитного шума являются механические колебания электротехнических устройств, возбуждаемые переменными магнитными и электрическими полями. К методам борьбы с этим шумом относят применение ферромагнитных материалов с малой магнитострикцией, уменьшение плотностей магнитных потоков в электрических машинах за счёт надлежащего выбора их параметров, хорошую затяжку пакетов пластин в сердечниках трансформаторов, дросселей, якорей двигателей и т.п.; косые пазы для обмоток в статорах и роторах машин, уменьшающие импульсы сил взаимодействия обмоток и растягивающие эти импульсы во времени [16].

Предельно допустимые шумовые характеристики (т.е. максимальный уровень звука внешнего шума при движении мимо точки измерений) некоторых средств транспорта приведены в табл. 4.2.

Таблица 4.2 Предельно допустимые шумовые характеристики

Шум измеряют на расстоянии 25 м от оси пути при скорости движения, равной ⅔ конструкционной скорости. При этом должны быть соблюдены требования к состоянию машины, режиму её движения, характеру дороги и окружающей местности, а так же к измерительной аппаратуре, определенные ГОСТ 19358 - 74 и 20444 - 75.

Шумовые характеристики обязательно устанавливают в стандартах или технических условиях на машины и указывают в их паспортах. Значения шумовых характеристик устанавливают исходя из требований обеспечения на рабочих местах, селитебной территории и в зданиях допустимых уровней шума.

.4 Расчёт ожидаемого уровня шума и требуемой эффективности мероприятий по шумоглушению

Снизить шум в источнике его возникновения таким образом, чтобы на рабочем месте он не превышал допустимого, при современном уровне развития техники удается далеко не всегда. Поэтому приходится принимать меры для уменьшения шума на путях его распространения между источником и рабочим местом.

Имеются источник шума 1 с октавной звуковой мощностью Р и рабочее место (расчётная точка в помещении) 4, для которого рассчитываю уровень звукового давления Lр пр 3.

Звуковая энергия, излучаемая источником шума, распределяется по замкнутой поверхности S, окружающей источник и проходящей через расчётную точку. По пути эта энергия ослабляется в в раз вследствие потерь в ограждении 3, атмосфере, зеленых насаждениях и т.п.

Основная формула акустического расчёта имеет вид:

L = L1 = Lр + 10lg∙Ц - 10lg∙S/S0 - ∆Lр, дБ                                   (4.1)

S0 - единичная площадь, равная 1 м2;= 2∙r2 - замкнутая поверхность по которой распределяется шум, м2;

где r - расстояние от источника шума до поверхности сферы, равное 30 м;

∆Lр = 10lg∙в - ослабление звуковой энергии по пути от источника шума до расчётной точки за счёт её отражения и перехода в другие формы энергии (как правило, в теплоту), дБ;

где в = 6 дБ/км - затухание звука в атмосфере;

Ц - фактор направленности источника, равный 1.

р = 10∙lgP/P0                                                                        (4.2)

где P - звуковая мощность, характеризующая количество энергии, равная ≈ 70 Вт;- пороговое значение звуковой мощности, равное 10-12 Вт.р = 10∙lg 70 / 10-12 = 2082 дБ;= 2 ∙ 3,14 ∙ 900 = 5652 м2;

∆Lр = 10∙lg 6 = 8 дБ;

L2 = 2082 + 10∙lg 1 - 10∙lg 5652 / 1 - 8 = 2052 дБ.

Октавный уровень звуковой мощности шума Lр пр прошедшего через преграду определяю по формуле:

р пр = L + 10∙lg Ц - ∆Lр пр - дд, дБ                                    (4.3)

где ∆Lр пр - снижение уровня звуковой мощности шума при прохождении звука через преграду, дБ, ∆Lр пр = R;

где R - изоляция воздушного шума ограждающей конструкцией;

дд -поправка, учитывающая характер звукового поля, в данном случае дд=0;

= L3 + 10∙lg Sп - 10∙lg В + 6 - Lдоп + 10∙lg n + R2, дБ; (4.4)

где Sп - площадь ограждающей конструкции через которую проникает шум, S3 ≈ 3,2 м2;доп - допустимый октавный уровень звукового давления, равный 60 дБ (табл. 3.1.);-общее количество ограждающих конструкций (оконное стекло), равно 2;

R2 = 1 дБ, - изоляция воздушного шума в зеленых насаждениях;

В - постоянная помещения, равная на среднегеометрической частоте 1000 Гц, 40;

∆Lр пр 3 = R3 = 2052 + 10∙lg 3,2 - 10∙lg 40 + 6 - 60 + 10∙lg 2 + 1 = 1991 дБ;р пр 3 = 2052 + 10∙lg 1 - 1991 - 0 = 61 дБ;

К основным направлениям борьбы с шумом техническими средствами относятся:

) уменьшение звуковой мощности источника;

) использование направленности источника (или выходного отверстия присоединенного к источнику трубопровода) таким образом, чтобы максимум характеристики направленности был обращен либо вверх, либо в сторону зданий или участка местности, для которых допустимый уровень шума наиболее высок или не нормируется;

) увеличение площади замкнутой поверхности S, на которую распределяется звуковая мощность источника, что достигается при помощи архитектурно-планировочных решений (источники шума следует размещать как можно дальше от рабочих мест);

) увеличение ослабления звуковой энергии ∆Lр между источником шума и рабочим местом посредством звукоизолирующих преград (стены, перекрытия, кожуха, кабины наблюдения и т.п.), звукопоглощающих облицовок и звукопоглощающих конструкций, экранов, глушителей, виброизоляторов. Средства индивидуальной защиты также увеличивают ∆Lр.

Определив октавные уровень Lр пр 3 на рабочем месте расчётным путем, нахожу требуемое снижение октавных уровней звукового давления по формуле:

∆Lтреб = Lр пр 3 - Lдоп, дБ                                                (4.6)

∆Lтреб = 61 - 60 = 1 дБ.

Пути повышения звукоизоляции:

применение ограждений, состоящих из двух и более слоев, разделенных воздушным промежутком или слоем легкого волокнистого материала;

ликвидация всякого рода неплотностей и щелей, особенно в дверях и окнах, а также в местах сопряжения различных конструкций (например, примыкание перекрытия к стене);

уплотнение притворов, двойным и тройным остеклением, устройством тамбуров у дверей и др., т.е. тщательной звукоизоляцией «слабого звена» ограждений - окон и дверей.

.5 Экологическая безопасность

При интенсивном железнодорожном движении ухудшаются санитарно-гигиенические условия для населения и участников дорожного движения. Результаты исследования показывают, что в течение коротких периодов концентрация окиси углерода на железнодорожных магистралях достигает 500 мг/м3. Наблюдения показывают, что вдыхание окиси углерода при ее концентрации в воздухе в 6 мг/м3 вызывает изменения световой и цветовой чувствительности глаз, изменяется содержание различных веществ в крови, влечет за собой другие отрицательные последствия.

Предел безопасной для человека концентрации окиси углерода в воздухе составляет концентрация в 3 мг/м3. Отрицательное воздействие на окружающую среду оказывают выбросы автомобилей, содержащие бензапирен и свинец. Если принять содержание бензапирена в почвах в 3 км от дороги за эталон, то его концентрация возрастает в 3-4 раза на расстоянии 100 м; и в 5-10 раз в 20м от проезжей части. Глубина проникания бензапирена в почву достигает 1,5-2 метров. Особенно опасно наличие соединений свинца. Около 1 тонны свинца 1000 двигателей за год выбрасывает в атмосферу, в том числе около 40% находится во взвешенном состоянии, а 30% попадает на почву. Пробы грунта показали, что вблизи дороги оседает около 50% свинца.

Концентрация свинца в воздухе достигает 0,05-0,5 мг/м3, свинец оседает на проезжую часть, он попадает в почву, воду, на растения. У дороги концентрация свинца в почве достигает 50-100 мл/м3 почвы, на расстоянии 100 м она равна 1,2 мл/м3. Если принять содержание свинца за 100% на расстоянии 5 м от дороги, то она на расстоянии 10 м снижается до 10-15%, а на расстоянии 20 м составляет 5%.

Вышеперечисленные ВПФ возникают при работе бензиновых двигателей, при работе дизельных двигателей добавляется кроме окиси углерода еще и окислы азота и альдегиды.

Концентрация вредных веществ от выхлопных газов в атмосферном воздухе подвержена большим колебаниям и зависит от следующих факторов:

·   интенсивность движения;

·   степень озеленения обочин;

·   рельеф и застройка обочин;

·   метеорологические условия.

При частой температурной инверсии может появиться фотохимический туман, который вызывает снижение памяти у людей, патологии легких, сердечные осложнения, одышку, головные боли, импотенцию, раздражение слизистой оболочки глаз, дорожно-транспортные происшествия, заторы на городских улицах и магистралях.

Ухудшение санитарно-гигиенических условий является следствием пренебрежения требованиям экологических законов. Из известных ВПФ необходимо учитывать задымленность воздуха, пары серной кислоты, аэрозоли свинца и его окислы, пыль от резины, избытки тепла от марганца, пары растворителей, неприятные запахи. Все вышеперечисленные ВПФ образуются в том или ином количестве на различных сопутствующих промышленных предприятиях железнодорожного комплекса и накладываются на ВПФ от железнодорожного транспорта, могут сделать жизнь людей, животных и растений невозможной [19].

4.6  Нормирование опасных и вредных факторов

Нормативные уровни вредных факторов, поступающих в окружающую среду. В Республике Казахстан в настоящее время действуют допустимые нормы вредных производственных факторов, принятые с начала 80-х годов и действующие до настоящего времени.

В нормах ВПФ существуют следующие понятия: ПДК - это такие предельно-допустимые концентрации, при которых человек в течение всей своей жизни не получает никаких вредных воздействий для организма. Они определены и нормированы для всех токсичных веществ и измеряются в мг/м3 воздуха или воды или почвы.

ПДВ - предельно-допустимый выброс вредных веществ, выбрасываемых в единицу времени в месте, выбрасываемых вместе с отработавшими газами двигателей.

ПДВ в случае суммации выбросов от других источников загрязнения (промышленные предприятия, электростанции, котельные) не должен создавать концентрацию токсичных веществ, превышающую ПДК. В ряде случаев превышение ПДК в воздухе неизбежно, в этом случае по согласованию с органами Минздрава назначаются ВСВ - временно-согласованные выбросы для некоторых веществ.

Снижение токсичности ОГ на железнодорожном транспорте связано с необходимостью решению сложных технических и организационно-технологических проблем, таких как: оптимизация дорожного движения транспортных средств, разработка индустриальных методов и прогрессивных технологий в сфере технической эксплуатации автотранспорта.

Предельно-допустимые концентрации в воздушную среду приведены в таблице 4.3.

Таблица 4.3 Предельно допустимые концентрации некоторых веществ в воздухе производственных помещений и атмосферном воздухе населенных мест

5. Технико-экономическая эффективность проекта

.1 Производственный эффект

Основными источниками получаемого эффекта от внедрения АРМ ДНЦ являются: улучшение использования подвижного состава, оборудования и постоянных устройств, сокращение трудовых ресурсов.

Для заданного района управления выполняем расчет, используя следующие данные:

количество грузовых станций - 21;

количество внешних стыков - 3;

суточная погрузка (при этом 33 % сдвоенных операций) - 2233 вагонов;

количество поездов, сдаваемых по внешним стыковым пунктам -207;

участковая скорость - 58,6 км/ч;

статистическая нагрузка на вагон - 50 т;

время оборота вагона - 2,0 суток;

состав поезда, - 63 вагона;

количество десятичных знаков информации, передаваемой из УВК абонентом в сутки - 3,8 × 10;

локомотивный парк района - 25 локомотивов;

количество локомотивов, пересылаемых в ремонты на заводы и обратно - 4;

их среднесуточный пробег (Sпр) - 200 км/сут;

среднесуточный пробег эксплуатируемых локомотивов (Sпэ), - 400 км/сут;

количество участков работы локомотивных бригад- 9;

средняя протяженность участка работы - 200 км;

количество внеплановых ремонтов за год - 30;

средние размеры движения поездов по участкам    района - 50 пар поездов в сутки.

Сокращение трудовых ресурсов достигается в первую очередь за счет сокращения аппарата отдела движения отделений дороги в связи с перераспределением функций управления между уровнями. Автоматизация оперативного контроля за дислокацией и продвижением поездов по диспетчерским участкам района управления, удлинение диспетчерских участков, автоматизация сбора и обработки информации и анализа графика исполненного движения позволяют при 4-сменной работе оперативного персонала сократить трудовые затраты за год:

 тыс.чел.-часов,

где 3 - число сокращаемых диспетчеров;

- число сокращаемых дежурных на станции.

Автоматизация оперативного планирования позволяет сократить одного Зам ДГ по оперативному планированию и на уровне отделений 2х Зам НОДН и 2х старших поездных диспетчеров:

 тыс.чел.-час.

Суммарное сокращение трудовых затрат при внедрении АРМ ДНЦ по району yпрaвления:

 тыс.чел.-час.

Сокращение численности контингента на район управления определяем по формуле:

, человек.

 человека.

Кроме этого имеем сокращение трудовых затрат локомотивных бригад за счет совершенствования контроля и организации их работы, но высвобождаемое время используется для более четкой организации их работы и улучшений условий труда. Поэтому реальной экономии их штата это не дает.

Внедрение автоматизированного сменно-суточного планирования достигается сокращением простоя поездов по неприему их внешними стыковыми пунктами и техническими, примерно 8 % от общего числа задержек - 25 тыс.поездо-ч.

 тыс.поездо-ч.

Своевременное и рациональное применение диспетчерских регулировок обеспечивает повышение участковой скорости на 0,4 км/ч, при достигнутой  км/ч. Экономия поездо-ч определяется из условия:

                                                                  (5.1)

где  - общий объем поездной работы,

 поездо-км,

 тыс.поездо-часов.

Повышение качества регулирования локомотивами и бригадами в условиях централизации управления позволяет сократить время простоя на технических станциях готовых к отправлению поездов на 10 %. При среднем  час и размерах движения по району 207 поездов.

 тыс.поездо-час.

Общая экономия поездо-часов составит:

 тыс.поездо-часов.

При среднем составе поезда  вагона

 тыс. вагоно-ч.

В условиях автоматизированного сменно-суточного планирования поездной работы достигается ускорение переработки транзитного вагонопотока на сортировочных и участковых станциях в среднем на 0,17 часа:

 тыс.вагоно-ч.

Внедрение централизованного руководства местной работы обеспечивает сокращение простоя местных вагонов на 1,5 %. В районе 21 грузовая станция со средним объемом по 100 вагонов на каждой (с учетом сдвоенных операций), время простоя  ч.

 тыс.вагоно-часов.

Рациональная передача и развод местного груза обеспечивает в среднем сокращение оборота местных вагонов qм на 0,5 часов.

 тыс.вагоно-час.

Рациональное распределение порожних вагонов при средней подаче 692 вагона в сутки сокращает оборот вагона на 1,5 часа.

 тыс.вагоно-часов.

Оптимальное распределение, с учетом рода вагона и характера груза, вагонов под погрузку обеспечивает повышение статистической нагрузки в среднем на 1,2 %. При суточной погрузке 2233 вагона, экономия определяется по формуле:

 тыс.вагоно-час                   (5.2)

 тыс.вагоно-час.

Суммарная экономия вагоно-часов:

тыс.вагоно-часов.

При введении единого диспетчерского руководства и закреплении за районом управления парка локомотивов уменьшается время простоя локомотивов в депо. Это позволяет сократить потребный парк локомотивов на 0,5 % от эксплуатируемого.

Общее сокращение локомотиво-часов:

                                                   (5.3)

где g - коэффициент использования локомотивов, g = 0,8.

тыс.лок.-час

В результате непрерывного контроля за дислокацией локомотивов, направляемых на заводы для ремонта и обратно, достигается увеличением их среднесуточного пробега (Sпр).

Сокращение локомотиво-ч рассматриваем по формуле:

                                                           (5.4)

где    Мп - число локомотивов, находящихся в процессе перемещения,

Мп = 4.

Т - годовой бюджет времени, ч.

тыс.лок.-час.

За счет контроля ДГТЦ за прохождением локомотивами ТО-2 и ТО-3 сокращается число внеплановых ремонтов на 10 %. Средняя продолжительность ремонта  суток(72 часа).

Годовая  составит;

 тыс.лок.-часа

Суммарное сокращение локомотиво-часов составит:

 тыс.локомотиво-часов

В результате непрерывного слежения за дислокацией локомотивов их резервный пробег сокращается на 3 % от общего.

Общая экономия определяется по формуле:

                                                   (5.5)

Производим расчет

 тыс.лок-км

Связанное с этим уменьшение локомотиво-часов:

 тыс.лок.-часов.

.2 Экономия эксплуатационных расходов

Экономия фонда заработной платы с учетом отчисления на социальное страхование составит:

тыс.тенге

где -численность контингента, подлежащего сокращению при внедрении АДЦУ: 1 зам.ДГ, 2 зам.НОДН, 2 старших поездных диспетчера, ДНЦ, 54 ДС, 4×54 ДСП;

120000,100000,80000,70000,65000 - месячный фонд заработной платы по категориям работников, тенге.

Экономия эксплуатационных расходов за счет поездо-ч образуется из экономии вагоно-ч и локомотиво-ч и определяется по формуле:

                                   (5.6)

где  - расходная ставка на 1 вагоно-ч в средних условиях, 2,58 тенге;

 - расходная ставка на 1 вагоно-ч при сокращении на технических станциях, 4,44 тенге;

 - расходная ставка на 1 локомотиво-ч грузового движения, 241,2 тенге

 тыс.тенге.

Экономия эксплуатационных расходов в результате оптимального распределения порожних вагонов под погрузку определяется из расчета:

% экономии - движенческая составляющая;

% - на станциях.

Распределение порожних вагонов:

% - движенческая;

% - на станциях:

тыс.тенге.

Экономия эксплуатационных расходов от сокращения локомотиво-ч и локомотиво-км:

                                                          (6.7)

где елк - расходная ставка на 1 локомотиво-км в грузовом движении, тенге.

 тыс.тенге

Суммарная экономия годовых эксплуатационных расходов:

 тыс.тенге

.3 Экономия капитальных вложений

Сокращение капитальных вложений в вагонный парк за счет сокращения вагоно-ч определяем раздельно для станционной и движенческой операций.

По станционным операциям экономия определяется по формуле:

                                                                     (5.8)

где  - удельные капитальные вложения на 1 вагоно-ч на технических станциях,  тенге;

По движенческой операции:

                                                                         (5.9)

где  - удельные капитальные вложения на 1 вагоно-ч в движении и на промежуточных станциях,  тенге;

 тыс.тенге.

 тыс.тенге.

Суммарная экономия:

 тыс.тенге

Экономия капитальных вложений за счет локомотиво-ч:

                                                                         (5.10)

где  - удельные капитальные вложения на 1 локомотиво-ч грузового движения,  тенге;

 тыс.тенге

Суммарная экономия капитальных вложений:

 тыс.тенге

.4 Годовой прирост прибыли

Прибыль от дополнительных перевозок определяем по формуле:

                                                                     (5.11)

где  - прирост прибыли на 1 вагоно-ч,  тенге;

 тыс.тенге

.5 Внетранспортный эффект

Экономический эффект, связанный с экономикой оборотных средств в результате ускорения продвижения грузов, определяем по формуле:

                                                                  (5.12)

где  - средняя цена 1 т груза,  тенге;

.6 Эксплуатационные расходы, связанные с обработкой информации на ЭВМ

Эксплуатационные затраты складываются из затрат на подготовку информации к передаче, передачу данных, обработку информации на ЭВМ и на прием информации абонентами.

Годовой объем работы по операции подготовки данных составляет 33 % от общего объема исходной информации. Норма выработки оператора 3000 знаков в час.

 тыс.чел.-часов.

Затраты труда по операциям приема и передачи данных составляет:

 тыс.чел.-часов.

Эксплуатационные расходы по операции подготовки данных:

 тыс.тенге

 тыс.тенге

 тыс.тенге

 тыс.тенге

Общие эксплуатационные расходы составят:

                                                         (5.13)

где  - эксплуатационные расходы по операциям ручной подготовки данных, тыс.тенге;

 - эксплуатационные расходы на прием информации, тыс.тенге;

 - эксплуатационные расходы по передаче информации, тыс.тенге.

 - эксплуатационные расходы на обработку информации на ЭВМ, тыс.тенге.

 тыс.тенге.

.7 Капитальные вложения

Капитальные затраты складываются из двух частей: затрат на разработку и внедрение () и капитальные вложения ():

                                                                          (5.14)

Величина  складывается из затрат на проектирование - 500 тыс. тенге, внедрение и отладку оборудования - 1500 тыс.тенге

 тыс.тенге.

Величина  складываются из затрат на приобретение ЭВМ ПС - 25000 тыс.тенге, приобретение комплексов КТС - 5000 тыс.тенге, переоборудование существующих зданий - 1500 тыс. тенге, монтаж оборудования - 1500 тыс.тенге, приобретение видеотерминалов - 4000 тыс.тенге.

 тыс.тенге

 тыс.тенге.

.8 Натуральные показатели

Высвобождение вагонного парка, вагонов:

                                                                                     (5.15)

Дополнительные погрузочные ресурсы, тыс.вагонов:

                                                                                     (5.16)

Увеличение суточных размеров передачи вагонов по отправкам:

                                                                   (5.17)

где  - коэффициент, устанавливающий соотношение передачи вагонов по сети к суточной погрузке, .

 ваг.

 тыс.ваг.

 лок-вов.

 вагонов.

Заключение

Управление эксплуатационной работой охватывает все многочисленные и разнообразные элементы перевозочного процесса и устанавливает организованное взаимодействие всего их комплекса. Учет всего многообразия факторов и всего их противоречивого их влияния на конечные результаты требует многовариантных расчетов по отысканию оптимального варианта организации перевозочного процесса. Это позволяет определять на научной основе наивыгоднейшие условия овладения непрерывно возрастающими перевозками пассажиров и грузов, наиболее рациональные параметры локомотивов и технического оснащения перегонов и станций, наиболее выгодные условия использования капиталовложений с максимальной отдачей, наилучшее комплексное использование подвижного состава и технических средств транспорта.

Вывод: Основными источниками получаемого эффекта от внедрения АРМ ДНЦ являются: улучшение использования подвижного состава, оборудования и постоянных устройств, сокращение трудовых ресурсов.

Сокращение трудовых ресурсов достигается в первую очередь за счет сокращения аппарата отдела движения отделений дороги в связи с перераспределением функций управления между уровнями. Автоматизация оперативного контроля за дислокацией и продвижением поездов по диспетчерским участкам района управления, удлинение диспетчерских участков, автоматизация сбора и обработки информации и анализа графика исполненного движения позволяют при 4-сменной работе оперативного персонала сократить трудовые затраты за год:

 тыс.чел.-часов,

где 3 - число сокращаемых диспетчеров;

- число сокращаемых дежурных на станции.

Автоматизация оперативного планирования позволяет сократить одного Зам ДГ по оперативному планированию и на уровне отделений 2х Зам НОДН и 2х старших поездных диспетчеров:

 тыс.чел.-час.

Суммарное сокращение трудовых затрат при внедрении АРМ ДНЦ по району yпрaвления:

 тыс.чел.-час.

Сокращение численности контингента на район управления определяем по формуле:

, человек.

 человека.

Кроме этого имеем сокращение трудовых затрат локомотивных бригад за счет совершенствования контроля и организации их работы, но высвобождаемое время используется для более четкой организации их работы и улучшений условий труда. Поэтому реальной экономии их штата это не дает.

Внедрение автоматизированного сменно-суточного планирования достигается сокращением простоя поездов по неприему их внешними стыковыми пунктами и техническими, примерно 8 % от общего числа задержек - 25 тыс.поездо-ч.

 тыс.поездо-ч.

Список использованных источников

1.   В.А.Кудрявцев, А.К.Угрюмов, А.П.Романов. Технология эксплуатационной работы на железных дорогах. Учебник для технических школ железнодорожного транспорта. - М.: Транспорт, 2004 г. 250с.

2.      Кочнев Ф.П., Сотников И.Б. Управление эксплуатационной работой железных дорог. - М.: Транспорт, 2000 г. 450 с.

.        Заглядимов Д.П., Петров А.П. Организация движения на железнодорожном транспорте. - М.: Транспорт, 2005 г. 260 с.

.        Грунтов П.С. Управление эксплуатационной работой и качеством перевозок на железнодорожном транспорте. - М.: Транспорт, 2005 г. 480с.

.        Сотников И.Б. Взаимодействие станций и участков железных дорог. -М.: Транспорт, 2006 г. 240 с.

.        Сотников И.Б. Эксплуатация железных дорог (в примерах и задачах). -М.: Транспорт, 2007 г. 240с.

.        Каретников А.Д., Воробьев И.А. График движения поездов.- М.: Транспорт, 2001 г. 300 с.

.        Тихомиров И.Г. и др. Организация движения на железнодорожном транспорте. - Минск: Высшая школа, 1999г. 380 с.

.        Белов И.В., Галабурда В.Г. Экономика железнодорожного транспорта. -М.: Транспорт,1999 г. 250 с.

10. Корешков А.Н. Выбор оптимальных параметров технологии работы и технического оснащения сортировочных станций. - М.: Транспорт, 1997 г. 240с.

11.    Бекжанов З.С. Организация работы сортировочной станции. Учебное пособие. Алматы, 2004 г. 100с.

.        Уразбеков А.К., Сарбаев С.Ш., Берикбаев Н.Ж. Оптимизация переработки вагонопотоков на сортировочных станциях. Алматы, 2000 г., 150 с.

13.    Акулиничев В.М. и др. Железнодорожные станции и узлы: Учебник. М.: Транспорт, 1992.

14.    Савченко И.Е., Земблинов С.В., Страковский И.И. Железнодорожные станции и узлы М.: Транспорт, 2000

.        Корешков А.Н. «Выбор оптимальных параметров технологии работы и технического оснащения сортировочных станций», - М.: Транспорт, 2007 г. 240 стр.

.        Кудрявцев В. А., Угрюмов А. К., Романов А. П. «Технология эксплуатационной работы на железных дорогах». Учебник для технических школ железнодорожного транспорта; - М.: Транспорт, 2005 г. 250 стр.

.        Кочнев Ф. П., Сотников И. Б. «Управление эксплуатационной работой железных дорог «, - М.: Транспорт, 1990 г. 450 стр.

18.    Инструкция по расчету наличной пропускной способности железных дорог, МПС, 2001.

.        Управление грузовой и коммерческой работой на железнодорожном транспорте. Учебник для ВУЗов. А.А. Смехова - Москва: Транспорт, 2005г.

20.    Типовой технологический процесс работы грузовой станции. Москва: Транспорт 2001 г.

21.    Типовые нормы времени на маневровые работы, выполняемые на железнодорожном транспорте. М.; Транспорт, 1997.

.        Единые нормы выработки и времени на вагонные, автотранспортные и складские погрузочно-разгрузочные работы. Москва: Экономика, 2007 г.

.        Гавриленков А.В., Переселенков Г.С., «Изыскание и проектирование железных дорог» пособие по курсовому и дипломному проектированию М. Транспорт 1990.

24.    Кантор И.И. Изыскания и проектирование железных дорог - М. ИКЦ «Академ книга» 2003.

25.    Тарифное руководство №4 (платы за пользование грузовыми вагонами и контейнерами) стр.3.

26.    Белов И. В. « Экономика железнодорожного транспорта», М.: Транспорт. 1989 г. 350 стр.

.        «Охрана труда на железнодорожном транспорте и в транспортном строительстве». Под редакцией Крутякова В.С. М.: Транспорт, 2006

28.    Борьба с шумом на производстве: Справочник / Е.Я. Юдин, Л.А. Борисов; Под общ. ред. Е.Я. Юдина - М.: Машиностроение, 2000. - 400с., ил.

.        Омаров А. Д., Целиков В.В. и др. «Экологическая безопасность на транспорте». Алматы, 2009 г. 400 стр.

30.    Стадницкий Г.В. .Родионов А. И. Экология. Учебник для вузов. М.: Высш. шк., 1988. 272 с.

31.    Павлова Е.И. Экология транспорта М.: Транспорт 2009.