Оценка мероприятий по развитию инфраструктуры в масштабе железнодорожных направлений с учетом загруженности оперативного персонала технических станций

Грузооборот железнодорожного транспорта за последние несколько лет существенно возрос (рис.1,) [1].

Рис. 1. Динамика грузооборота на железнодорожном транспорте, млрд. т. км

При этом плотность путей сообщения в расчете на тысячу квадратных километров территории осталась неизменной и составляет 5 км. Это привело к росту интенсивности перевозок железнодорожным транспортом (рис. 2) и увеличению протяженности «узких мест», ограничивающих пропускную способность.

Рис. 2. Интенсивность перевозок грузов железнодорожным транспортом, млн.т.км/км

В настоящее время протяженность «узких мест» на сети железных дорог РФ составляет 8,3 тыс. км, или около 30 % протяженности основных направлений, обеспечивающих около 80 % всей грузовой работы [2].

Это вызывает необходимость проведения дорогостоящих мероприятий по развитию железнодорожной инфраструктуры. На сегодняшний день выполняются следующие основные проекты по развитию сети железных дорог (табл. 1) [3].

Таблица.1.

Основные проекты по развитию сети железных дорог

Как видно из табл. 1, мероприятия по увеличению пропускной способности требуют значительных капиталовложений.

Следует отметить, что реконструкция отдельных объектов сети железных дорог приводящая к увеличению их пропускных способностей, необязательно увеличит пропускную способность железнодорожного направления пропорционально увеличению пропускной способности реконструируемого объекта. Поэтому очень важно оценить влияние изменения технических параметров отдельных элементов на работу железнодорожных направлений и всей сети железных дорог.

Используемые в настоящее время методы оценки пропускных способностей сводятся к аналитически-детерминированным формулам и графическим моделям работы объекта железнодорожного транспорта (участки/станции). Оценить изменения в работе железнодорожных направлений из-за их взаимного влияния данным моделям не под силу.

При проведении подобных расчетов, считается, что пропускная способность железнодорожного направления равна пропускной способности ограничивающего (лимитирующего) элемента. При рассмотрении данной задачи в статическом состоянии данное утверждение, безусловно, верно. Однако, как показали исследования [4] при рассмотрении работы железнодорожного направления, в динамическом состоянии существенную роль начинает играть процесс управления, что приводит к результатам, отличным от тех, которые получаются при изолированном обследовании объектов железнодорожного транспорта.

Наиболее ярким примером не состыковки технологий, разрабатываемых исходя из нормативных условий, в которых рассматривается технология работы железнодорожных направлений, с практикой эксплуатационной работы, является ускорение продвижения вагонопотоков по сети железных дорог к 6 и 18 часам, на которые составляется отчетность по выполнению нормативов.

Таким образом, декларируемая, с одной стороны, необходимость равномерной загрузки объектов железнодорожного транспорта вступает в противоречие с практикой эксплуатационной работы.

Исследования, проводимые в рамках диссертационной работы одним из авторов данной статьи (Ковалевым К. Е.), показывают, что увеличение загрузки работы дежурных на железнодорожных станциях сверх определенного значения, приводит к сбоям в работе [5]. Были проведены расчеты, которые показывают, что способность оперативного персонала станции управлять ее работой в нормальном режиме (без сбоев) коррелирует с числом обрабатываемых поездов. Пороговое значение поездов для каждой станции рассчитывается исходя из особенностей ее путевого развития и технологии работы (рис. 3).

Рисунок 3. График загруженности оперативно-диспетчерского персонала технических станций в зависимости от размеров движения грузовых поездов.

Из рис. 3 видно, что при увеличении размеров транзитного грузового движения выше порогового значения, рассчитанного исходя из технологии конкретной технической станции, загруженность оперативного персонала будет критической. Это в соответствии с нормами проектирования [6] может привести к хроническому переутомлению, снижению эффективности работы и как следствие, увеличению вероятности возникновения сбоев в работе станции по вине оперативных работников. Подробно возникновение аварий по вине оперативных работников рассмотрены в [7].

Таким образом, параметры объекта железнодорожной инфраструктуры, рассчитанные изолированно от системы, частью которой он является, или будет являться, а также без учета технологии (хотя бы приближенной к фактически реализуемой, а не типовой, в условиях, который данный объект в действительности не функционирует) изначально содержат в себе определенную долю ошибки.

Для решения этой задачи в масштабе железнодорожных направлений, на сегодняшний момент коллективом ученых и программистов под научным руководством доктора технических наук, профессора Кокурина Иосифа Михайловича разработан программный комплекс имитационного моделирования процессов перевозок.

Реализованные в нем алгоритмы, позволяют оценить пропускную способность в условиях предоставления «окон», для проведения ремонтных работ [8,9], что не позволяет сделать аналитический метод, а построение вариантных графиков нельзя использовать при оценке пропускной способности на перспективу.

Он позволяет оценить наличную пропускную способность железнодорожного направления с учетом проведения реконструкционных работ на протяжении расчетного периода с учетом изменения оснащения направления в каждый отдельный момент времени проведения расчета и сравнить ее с потребной (рис. 4).

Рисунок 4. Сравнение потребной и наличной пропускных способностей железнодорожного участка в зависимости от длительности занятия путей сортировочной станции

Данный метод [10–14] был успешно применен при оценке пропускной способности железнодорожного участка Мга-Лужская, обслуживающего морской торговый порт Усть-Луга.

Заключение

Таким образом, оценка порогового значения загрузки оперативного персонала, руководящего работой технических станций является актуальной задачей, которую необходимо учитывать при разработке путевого развития и технологии работы железнодорожных станций.

В свою очередь, важным результатом создания метода имитационного моделирования, является возможность оценки пропускной способности железнодорожных направлений, обеспечивающей освоение прогнозируемых объемов перевозок, с учетом предоставления ежегодных «окон» для проведения ремонтных и реконструктивных работ на рассматриваемый период.

На сегодняшний день принципы, на которых строятся имитационные модели, являются единственными, позволяющими учитывать не только структуру, но и технологию работы железнодорожных направлений. По мнению авторов, со временем метод имитационного моделирования процессов перевозок найдет свое широкое применение в практике работы проектных организаций в качестве имитационной экспертизы проектов по реконструкции и строительству объектов железнодорожного транспорта.

Литература:

1.                  http://www.gks.ru/;

2.                  Якунин В. И. ОАО «РЖД». Инфраструктура промышленного роста// Федеральный справочник. Инфраструктура России. Том № 2, 2013. 123–128 с. [Федеральный справочник]. URL: http://federalbook.ru/files/Infrastruktura/ Soderjaniye/Tom- 2/II/Yakunin.pdf;

3.                  http://ruxpert.ru/Крупные_российские_проекты_(строящиеся);

4.                  Козлов П. А., Козлова В. П. Оптимизация функциональной структуры транспортного узла // Наука и техника транспорта. — 2005. — № 1 — С. 17–31.

5.                  Кокурин И. М., Ковалев К. Е. Метод расчета загруженности оперативно-диспетчерского персонала технических станций, основанный на алгоритмическом описании содержания труда //Известия ПГУПС. — 2013. — № 3 — С. 18–23.

6.                  Нормы технологического проектирования устройств автоматики и телемеханики на федеральном железнодорожном транспорте НТП СЦБ/МПС-99. Утвержден указанием МПС РФ от 24 июня 1999 г. № А-1113. Санкт-Петербург–1999.– 69с.

7.                  Шенсизбаев. С. А. Эффективность внедрения устройств автоматики и телемеханики на сортировочных станциях: Дис. На соискание ученой степени к. т.н.: В 2-х кн. — Л.,1980 г.

8.                  Тимченко В. С. Алгоритмизация процессов оценки пропускной способности железнодорожных участков в условиях предоставления окон // Транспорт Российской Федерации. Журнал о науке, экономике, практике. — 2013 — № 5 (48) — С. 34–37;

9.                  Кокурин И. М., Тимченко В. С. Алгоритм оценки наличной пропускной способности железнодорожных участков в условиях планирования «окон» большой продолжительности // Международная научно-практическая конференция Транспорт России: проблемы и перспективы — 2013. СПб: ИПТ РАН, 2013. С. 71–75;

10.              Кокурин И. М., Кудрявцев В. А. Оценка пропускной способности железнодорожных линий на основе имитационного моделирования процессов перевозок //Известия Петербургского университета путей сообщения. — 2012. — № 2 (31) — С. 18–22.

11.              Кокурин И. М., Тимченко В. С. Методы определения «узких мест», ограничивающих пропускную способность железнодорожных направлений // Известия Петербургского университета путей сообщения. — 2013. — № 1 (34). С. 15–22.

12.              Кокурин И. М., Тимченко В. С. Методология улучшения железнодорожного транспортного обслуживания морских торговых портов // Международная научно-практическая конференция Транспорт России: проблемы и перспективы — 2012 — СПб: ИПТ РАН, 2012. С. 31–35

13.              Тимченко В. С. Оценка перспективной пропускной способности участков железнодорожной сети с учетом предоставления «окон», на основе применения имитационного моделирования процессов перевозок // Молодой ученый. — 2014. — № 2. — С. 199–204..

14.              Тимченко В. С. Определение пропускной способности реконструируемого железнодорожного направления Мга — Гатчина — Веймарн — Лужская с использованием метода имитационного моделирования // Материалы научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых 26 марта — 12 апреля 2012 г. Транспорт: проблемы и перспективы Неделя науки 2012 СПб ПГУПС 2012. С.35–39.