Железнодорожный транспорт. – 2008. – № 3. – С. 29-33.

(заменены рисунки 1 и 2)

ПРОПУСКНАЯ И ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ СТАНЦИЙ: АВТОМАТИЗАЦИЯ РАСЧЕТОВ

 

Е.В. АРХАНГЕЛЬСКИЙ, доктор технических наук, профессор
В.А. АНИСИМОВ, кандидат технических наук, профессор
В.В. АНИСИМОВ, кандидат технических наук, доцент
А.В. СТЕПАНОВ, инженер

 

Для оценки перевозочной мощности железных дорог необходимо знать пропускную способность железнодорожной инфраструктуры общего пользования, предоставляемой перевозчикам, которая в значительной степени определяется возможностями станций по переработке и пропуску вагонопотоков. Расчеты пропускной и перерабатывающей способности станций являются важным атрибутом при разработке стратегии и тактики развития и управления деятельностью железнодорожного транспорта.

 

СОСТОЯНИЕ И НАЗНАЧЕНИЕ РАСЧЕТОВ, ФУНКЦИИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ

Определение пропускной и перерабатывающей способности станций - самая сложная и трудоемкая часть расчетов наличной пропускной способности железных дорог. Методика расчета занимает более 40% объема действующей Инструкции по расчету наличной пропускной способности железных дорог, утвержденной в 1989 г. (далее - Инструкция-1989); остальной объем приходится на методику расчетов наличной пропускной способности участков по перегонам, устройств тягового электроснабжения, деповских и экипировочных устройств локомотивного хозяйства.

Наличная пропускная способность станции определяется наиболее вероятным числом грузовых поездов (отдельно без переработки и с переработкой) и заданным числом пассажирских поездов, которые могут быть пропущены станцией за сутки по всем примыкающим к ней направлениям при обеспечении эффективного использования имеющихся средств. Наличная перерабатывающая способность станции - наиболее вероятное число грузовых поездов (вагонов), которые могут быть переработаны станцией за сутки при передовой технологии и наилучшем использовании путевого развития и технического оснащения. Наличная пропускная способность станционных путей и стрелочных горловин, перерабатывающая способность сортировочных горок и вытяжных путей устанавливаются при условии, что их не ограничивают соседние устройства.

Расчеты пропускной и перерабатывающей способности станций, выполненные вручную, содержат ошибки двух видов: арифметические, которые связаны с большим числом вычислений, и ошибки, появляющиеся в результате отступлений от действующей методики. К тому же заданные сроки выполнения расчетов часто не соблюдаются из-за большой их трудоемкости. Эти ошибки ликвидируются при создании системы автоматизированных расчетов.

На основе Инструкции-1989 специалистами отделения «Организации движения поездов» Научно-исследовательского и проектно-конструкторского института информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте и кафедры «Изыскания и проектирования железных дорог» Дальневосточного государственного университета путей сообщения разработаны методика применительно к автоматизированному расчету, алгоритмы и программа автоматизированной системы расчета пропускной и перерабатывающей способности станций (АС ППСС). Система АС ППСС обеспечивает подготовку и обновление данных для вариантных расчетов пропускной и перерабатывающей способности станций, собственно вариантные расчеты пропускной и перерабатывающей способности станций с сохранением исходных данных и результатов расчета в базе данных, формирование типовых макетов (форм) исходных данных и результатов расчета пропускной и перерабатывающей способности станций в виде документов Word.

Автоматизированная система расчета пропускной и перерабатывающей способности станций предназначена для использования на дорожном и сетевом уровнях при решении следующих задач:

- оказание услуг по использованию инфраструктуры железнодорожного транспорта общего пользования, в том числе по недискриминационному доступу перевозчиков к инфраструктуре в условиях ее ограниченной пропускной способности;

- разработка графика движения поездов и нормативов для расчета плана формирования поездов;

- оперативное и точное определение пропускной и перерабатывающей способности станций при проведении технологических либо реконструктивных мероприятий;

- мониторинг пропускной и перерабатывающей способности станций всей сети железных дорог;

- определение пропускной и перерабатывающей способности станций при выборе и обосновании схем развития станций в увязке с проектами повышения пропускной и провозной способности направлений (участков);

- разработка Генеральных схем развития железных дорог на ближнюю и дальнюю перспективы.

Отметим, что система АС ППСС является не обычной расчетной программой, а информационно-аналитическим комплексом для поддержки планирования работы станций и выработки решений по их развитию.

 

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМЫ

Основной принцип построения системы АС ППСС заключается в четком следовании Инструкции-1989. Для каждой станции, по которой проводится расчет, в соответствии с «Методическими указаниями по подготовке и заполнению макетов исходной информации для автоматизированного расчета пропускной и перерабатывающей способности станций и по выдаче результатов расчета» готовятся следующие формы:

- 1С - число станционных устройств и единая сетевая разметка ЕСР станций подходов (выходов) к станции (системе);

- 2С и 2СА - исходные данные и пропускная способность приемо-отправочного парка станции;

- ЗС и ЗСА - то же, приемного парка станции;

- 4С и 4СА - то же, отправочного парка станции;

- 5С и 5СА - исходные данные и пропускная способность стрелочной горловины станции;

- 6С и 6СА - исходные данные и перерабатывающая способность сортировочной горки станции;

- 7С и 7СА - исходные данные и перерабатывающая способность вытяжного пути станции.

Некоторые из этих форм представлены на рис.1.

Рис. 1. Типовые ведомости (экранные формы) исходных данных и результатов расчета пропускной и перерабатывающей способности станций

В программе ППСС представление информации помимо табличных форм возможно также в графическом виде (рис. 2).

Рис. 2. Диаграмма поездопотоков

Для определения пропускной и перерабатывающей способности станции железной дороги необходимы следующие данные (рис. 3):

- общие параметры станции;

- сведения о подходах и выходах рассчитываемой станции;

- сведения о поездопотоках, проходящих, расформировываемых и формируемых на станции;

- сведения о парках путей, стрелочных горловинах, сортировочных горках и вытяжных путях станции.

При этом в базу данных модуля ППСС вводится информация только по тем станциям и их устройствам, по которым требуется определить пропускную и перерабатывающую способность. Информация подготавливается на основе техническо-распорядительного акта станции и ведомостей технических характеристик перегонов и раздельных пунктов и характеристик парков путей, стрелочных горловин, вытяжных путей, горок, пассажирских и других путей станции. Экранные формы модуля ППСС (см. рис.1) заполняются с предварительно подготовленных макетов (форм 1С - 7СА) либо непосредственно с указанных документов.

Рис. 3. Структурная схема ввода исходных данных и получения результатов расчета пропускной и перерабатывающей способности станций

Проводится автоматизированный расчет пропускной и перерабатывающей способности каждой станции с выдачей на печать для контроля всей исходной информации по формам 1С — 7СА и результатов расчетов по паркам путей, стрелочным горловинам, сортировочным горкам, вытяжным путям. Выдается форма №14 ЦД «Сводные данные о пропускной и перерабатывающей способности станции (системы)» с величинами результативной пропускной способности станции по приему расформировываемых поездов, приему и отправлению транзитных поездов без переработки, отправлению поездов своего формирования и результативной перерабатывающей способности по сортировочным горкам и вытяжным путям. Выдаются также форма №7 ЦД «Сводная ведомость пропускной и перерабатывающей способности станций железной дороги» и форма № 15 ЦД «К нормативам плана формирования поездов станции (системы) железной дороги». Формы №14 ЦД, №7 ЦД и № 15 ЦД не требуют заполнения, так как они выдаются на печать в требуемом количестве экземпляров в результате выполнения расчетов на персональных ЭВМ.

Модуль ППСС включает в себя базы данных (БД), систему управления базами данных (СУБД), основное программное обеспечение (ОПО), вспомогательное программное обеспечение (ВПО) и управляющую программу (УП). СУБД обеспечивает создание, наполнение и обновление баз данных, доступ к данным основного и вспомогательного программного обеспечения, поддержание внутренней целостности баз данных и т.д. ОПО поддерживает расчет пропускной и перерабатывающей способности станции, а ВПО - автоматическое решение или поддержку трудоемких вспомогательных задач (проверка исходных данных на полноту и корректность, ведение и просмотр протокола расчетов, составление пояснительной записки к расчетам, формирование и выдача исходных и результирующих форм, а также контекстно-зависимая помощь). УП обеспечивает интуитивно-понятное и простое управление системой посредством меню. Пункты меню выполняют следующие функции:

- НСИ - доступ к нормативно-справочной информации (БД НОРМАТИВЫ) для ее просмотра, ввода и корректировки;

- ППСС - доступ к станциям дороги и их устройствам (БД ДОРОГА) для просмотра, ввода и корректировки информации по ним, а также расчет пропускной и перерабатывающей способности и формирование типовых форм;

- Сервис - доступ к сервисным функциям для выполнения некоторых операций по работе с полями форм, формами и в целом с базами данных;

- Настройка - указание системе каталогов, содержащих БД НОРМАТИВЫ и БД ДОРОГА;

- Справка - вызов справочной информации о системе и «Методических указаний по подготовке и заполнению макетов исходной информации для автоматизированного расчета пропускной и перерабатывающей способности станций и по выдаче результатов расчета».

Применение системы предполагает соблюдение ряда требований. Так, должны использоваться персональный компьютер IBM PC, совместимый с процессором Intel Pentium 450 Мц и операционная система MS Windows 98/Me или NT/2000/XP. Объем оперативной памяти - не менее 64 Мб, требуемый объем жесткого магнитного диска - не менее 10 Гб. Параметры монитора: диагональ не менее 17 дюймов, разрешение не менее 1024x678 точек. Запрещается любое изменение баз данных и программного обеспечения системы редакторами, СУБД и т.п. Во избежание порчи системы и баз данных следует иметь их копии на внешних носителях информации (Zip-дискетах, CD, стримерах и т.д.). После любого изменения баз данных необходимо обновлять соответствующие копии на внешних носителях. Для печати форм исходных данных на компьютере должен быть установлен текстовый редактор MS Word не ниже «2000-й» версии.

Рекомендации по использованию системы:

- для защиты программного обеспечения и баз данных от разрушений, вызываемых скачками напряжения, внезапным прекращением питания компьютера и т.п., необходимо использовать источники бесперебойного питания;

- запрещается настраивать систему на работу с каталогом на гибком магнитном диске (А и В), так как при указании такого каталога система проигнорирует данный выбор;

- для сохранения исходной информации по дороге и результатов расчета необходимо периодически выполнять архивацию дорожной базы данных, что обеспечит восстановление данных из архива в случае неисправности компьютера или утраты информации.

 

АНАЛИЗ РАБОТЫ СТАНЦИЙ И ВЫЯВЛЕНИЕ РЕЗЕРВОВ

Для примера рассмотрим возможные варианты увеличения пропускной и перерабатывающей способности сортировочной станции, в четной системе которой на направления 2 и 6 формируются 20 длинносоставных поездов (см. рис. 2). Расчет с помощью АС ППСС показал, что наиболее загруженным элементом станции является горловина между сортировочным и отправочным парками четной системы (рис. 4), загрузка которой составила 0,94. Это обусловлено недостаточной вместимостью путей в отправочном парке для размещения длинносоставных поездов без занятия горловины.

Рис.4. Максимально загруженная горловина станции между сортировочным и отправочным парками четной системы

Пропускная способность горловины, а следовательно, и всей станции зависит от времени обработки таких поездов в отправочном парке четной системы (рис. 5) и количества длинносоставных поездов при нормативном времени их обработки (рис. 6). Если количество длинносоставных поездов не изменять, а уменьшить время их обработки перед отправлением до 60 мин, то пропускная способность горловины возрастет всего лишь с 31 до 36 поездов своего формирования. Если снизить время обработки еще на 10 мин, то наблюдается резкое увеличение пропускной способности (см. рис. 5). То же происходит и при уменьшении числа длинносоставных поездов до 14 (см. рис. 6). Это связано с тем, что наиболее загруженная группа стрелок перестает быть таковой лишь после значительного снижения времени их занятия при отправлении длинно-составных поездов. Зависимость пропускной способности станции от количества отправляемых длинносоставных поездов из отправочного парка и времени их обработки имеет нелинейный характер.

Рис. 5. Зависимость пропускной способности станции Л.-Сорт. от времени обработки длинносоставных поездов в парке отправления четной системы

Рис. 6. Зависимость пропускной способности станции от количества отправляемых длинносоставных поездов из парка отправления четной системы

На основе проведенного анализа выявлены следующие способы увеличения пропускной способности станции:

- уменьшение времени обработки длинносоставных поездов перед отправлением;

- уменьшение количества длинносоставных поездов, отправляемых на направления 2 и 6;

- увеличение длины путей в отправочном парке.

Реализация последнего из этих способов предполагает реконструкцию станции, не это потребует больших капиталовложений. Один из вариантов переустройства горловины отправочного парка четной и приемного парка нечетной системы представлен на рис. 7. Черным цветом показано существующее путевое развитие, красным - предлагаемый вариант реконструкции.

Рис. 7. Переустройство северной горловины парков отправления четной системы и приема нечетной системы

При переустройстве горловины длина путей отправочного парка четной системы увеличится на 30%, что позволит отправлять длинносоставные поезда длиной 71 условный вагон без перекрытия стрелочных горловин отправочного и сортировочного парков четной системы станции. Приведенный пример показывает, что автоматизация расчетов пропускной и перерабатывающей способности станций позволяет весьма эффективно проводить анализ целесообразности применения тех или иных мероприятий. При этом критерием, по которому определяется достаточность предлагаемых технических и технологических решений, является превышение наличной пропускной и перерабатывающей способности над потребной. При этом резерв пропускной способности должен быть не менее 15-20%.

В заключение отметим, что с использованием программного обеспечения автоматизированной системы расчета пропускной и перерабатывающей способности станций, принятой комиссией ОАО «РЖД» в эксплуатацию на головном объекте - станции Бекасово-Сортировочное Московской железной дороги, были выполнены расчеты для станций Александров, Люблино-Сортировочное, Лосиноостровская и Перово Московской, Войновка и Каменск-Уральский Свердловской, Орск-Сортировочный и Челябинск-Главный Южно-Уральской дорог. Автоматизированная система расчета пропускной и перерабатывающей способности станций позволяет:

- обеспечить точность расчетов независимо от индивидуальных качеств расчетчиков;

- полностью исключить отступления от принятой методики;

- высвободить инженерно-технических работников от выполнения расчетов вручную, сосредоточить их внимание на проверке правильности исходной информации и анализе результатов расчетов;

- хранить несколько вариантов исходной информации и результатов расчетов;

- обеспечить высокую скорость расчетов и выполнение вариантных расчетов при изменении технологии работы станции либо ее реконструкции;

- повысить качество диагностирования «узких» мест в технологии работы и техническом оснащении станций.