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
|
Наименование проекта |
Объем инвестиций |
|
Реконструкция и развитие Малого кольца Московской железной дороги |
441 млрд рублей |
|
Реконструкция участка Мга — Гатчина — Веймарн — Ивангород и железнодорожных подходов к портам на Южном берегу Финского залива |
132 млрд рублей |
|
Комплексная реконструкция участка Максим Горький — Котельниково — Тихорецкая — Крымская с обходом Краснодарского узла |
113 млрд рублей |
|
Реконструкция железной дороги Комсомольск-на-Амуре — Советская Гавань |
60 млрд рублей |
|
Лосево — Каменногорск |
46 млрд рублей |
|
Развитие инфраструктуры участка Междуреченск — Тайшет |
41,5 млрд рублей |
|
Развитие инфраструктуры участка Тобольск — Сургут — Коротчаево |
41 млрд рублей |
|
Комплексная реконструкция участка Карымская — Забайкальск |
41 млрд рублей |
|
Строительство четвертого главного пути на участке Москва — Крюково (Москва — Зеленоград) Октябрьской железной дороги |
22 млрд рублей |
|
Усиление инфраструктуры железнодорожной линии Туапсе — Адлер |
13,5 млрд рублей |
|
Комплексная реконструкция участка Трубная — В. Баскунчак — Аксарайская (строительство второго главного пути) |
12 млрд рублей |
|
Комплексная реконструкция участка Разъезд 9 км — Юровский — Анапа — Темрюк — Кавказ |
10 млрд рублей |
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:
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.
