Параллельная и унифицированная масса поездов

Из-за ограничений по длине станционных путей мощности современных локомотивов на ряде линий не полностью используются на увеличение массы поездов. В то же время на некоторых станциях могут быть пути длиной, превышающей стандартную для этих линий. С другой стороны, в конкретных условиях массу поездов не всегда устанавливают по максимуму провозной способности. На линиях с достаточными резервами пропуск­ной способности на первый план выдвигают снижение себестоимости перевозок и затрат на техническое оснащение. На решение таких задач влияют не только внутренние особенности данной линии, но главным образом условия ее взаимодействия с примыкающими участками и направлениями, а также взаимосвязь норм массы поездов с системой тягового обеспечения поездной работы на направлениях и полигонах.

Для части поездов, пропуск которых возможен при использовании на линии путей, превышающих стандартную длину, так же как и для поездов, поступающих на линию с боковых участков или следующих на эти участки с основного хода, устанавливают параллельные нормы массы, чтобы не переформировывать их и пропускать без перелома массы. Целесообразность параллельных норм, их технико-экономическое обоснование определяются сравнением вариантов с едиными и параллельными нормами по условию

, (32.4)

где годовые приведенные затраты, связанные с переломом норм массы, руб./год; грузопоток, пропускаемый в поездах с параллельной нормой массы, т нетто в год; длина линии, на которой устанавливается параллельная норма массы, км; норма массы грузовых поездов соответственно параллельная и единая, т; приведенная стоимость 1 поездо -км соответственно при параллельных и единых нормах массы, руб.

Годовые затраты на перелом норм массы складываются из следующих основных расходов, вызываемых:

задержкой отцепляемых и прицепляемых к поездам вагонов под накоплением

,

где параметр накопления; число назначений плана формирования, у которых изменяется масса поездов; меньшая норма массы поездов брутто, т;

задержкой транзитных поездов для пополнения или уменьшения массы

,

где число поездов большей массы; ; число поездов меньшей массы; большая масса поездов, т; дополнительная задержка транзитного поезда (сверх технологически необходимой) из-за перелома массы, маневровой работой по отцепке, прицепке и формированию групп вагонов и поездов.

Эффективность параллельных норм массы существенно зависит от подбора локомотивов для поездов разной массы и возможностей использования избыточной по массе поезда мощности для повышения ходовой скорости. На однопутных линиях параллельные нормы массы, вызывающие увеличение размеров движения, менее выгодны, чем на двухпутных. Это объясняется тем, что с ростом размеров движения увеличивается число остановок поездов для скрещений, что снижает участковую скорость и увеличивает энергетические потери. В расчетах по формуле (32.4) на однопутных линиях нужно учитывать весь грузопоток обоих направлений, а не только ту его часть, которая связана с параллельными нормами массы.

На грузонапряженных двухпутных линиях параллельные нормы массы широко применяются при переходе поездов с линий, имеющих стандарт длин путей 1050 м, на линии с длинами путей 850 м. Используя в этих случаях отдельные пути станций с длиной 1050 м и более, на линиях со стандартом 850 м можно значительную часть поездов повышенных масс и длин пропускать на сетевых направлениях большой напряженности. Примером может служить направление Кузбасс – Центр европейской части.

Из-за неоднородности структуры грузопотоков на отдельных направлениях могут оказаться целесообразными различные нормы массы для разных назначений плана формирования. Такие нормы называются дифференцированными. Их устанавливают как для назначений плана формирования, так и внутри каждого из них с так называемым формированием поездов по массе. При этом поезда одного назначения как бы разделяются на два потока: составляемые из вагонов с относительно малой погонной нагрузкой и из вагонов с тяжелой нагрузкой. Поезда разной массы (дифференцированной) следуют по линии с локомотивами разных мощностей. Это позволяет более полно использовать как длину станционных приемо-отправочных путей, так и мощность локомотивного парка в поездном движении.

Варианты возможных дифференцированных норм массы на направлении составляют, анализируя распределение грузопотоков по величине погонной нагрузки и зависимости массы поезда от уклона при осуществимых комбинациях локомотивов и секций в поездном движении. В примере, показанном на рис. 32.6, поезда формируют по трем нормам массы и , каждую из которых рассчитывают при соответствующей погонной нагрузке по формуле .

Рисунок 32.6 – Распределение поездов по величине погонной нагрузки и варианты дифференцированной массы на направлении

Эти нормы при величине расчетного подъема требуют локомотивов разной мощности, а именно: одиночного; одиночного с подталкивающим; двух локомотивов. Ходовая скорость поездов всех назначений с дифференцированными нормами массы устанавливается по наименьшей удельной мощности тяги.

Варианты освоения заданного вагонопотока едиными или дифференцированными нормами массы сравнивают по годовым приведенным сопоставимым перевозочным затратам

где механическая работа локомотивов, затрачиваемая на тягу поезда средней массы на 1 км длины линии, включая остановки, ткм; средневзвешенная на направлении масса поезда брутто, т; затраты на накопление вагонов на состав (в общем случае изменяются в зависимости от массы поезда, а также в связи с формированием поездов по массе), руб.

Основной фактор, сдерживающий переход на дифференцированные нормы массы вместо единых, ограничиваемых длиной путей и одной расчетной погонной нагрузкой или мощностью локомотивов, сложность подбора последних для поездов разной массы. Эксплуатировать на одной линии локомотивы разных типов неудобно. Это ухудшает их использование и снижает среднесуточный пробег. Секционирование локомотивов не всегда обеспечивает приемлемое в технико-экономическом отношении использование тяговых средств. Поэтому дифференцированные нормы массы поездов эффективны прежде всего при скачкообразном распределении грузопотоков по погонной нагрузке.

На участках направления с различными профильными условиями и техническим оснащением наивыгоднейшие массы поездов могут существенно отличаться друг от друга. Если на каждом из них устанавливать свою оптимальную норму массы, то придется часто изменять ее на границах участков, что потребует увеличения затрат на развитие и оснащение станций. Участковая система норм массы – препятствие к удлинению участков обращения локомотивов – ведет к снижению их производительности. Поэтому на таких направлениях нормы массы унифицируют. Унификация норм массы предполагает единую на всем направлении наивыгоднейшую норму для наилучшего использования тяговых средств, длины станционных приемо-отправочных путей и пропускной способности линий. Число возможных вариантов норм массы и тягового обеспечения поездной работы на направлении определяют:

· число участков с различными профильными условиями и полезной длиной станционных приемо-отправочных путей;

· степень неоднородности структуры поездопотоков по участкам;

· типы локомотивов и возможные их комбинации в полной или частичной двойной тяге;

· условия выделения в отдельные поезда порожних вагонопотоков;

· возможные комбинации участков обращения локомотивов.

Между этими факторами и нормами массы слишком трудно установить какую-либо прямую взаимосвязь и потому выбору наивыгоднейших норм масс грузовых поездов на направлении предшествует разработка нескольких вариантов: унификация на всем направлении или части его, дифференциация по поездопотокам направления или отдельных участков, с переломами и без переломов. Одновременно с этим намечают варианты тягового обеспечения (расстановка локомотивов, полная или частично кратная тяга, участки обращения). Сравнительная оценка вариантов осуществляется по приведенным затратам: связанным с перемещением поездов, накоплением вагонов в пунктах формирования поездов, переломом норм массы поездов; резервными пробегами локомотивов и бригад из-за непарности размеров движения и др.

Провозную способность дороги можно увеличить улучшением использования грузоподъемности вагонов – увеличением количества пе­ревозимого груза в том же подвижном составе, т. е. повышением массы поезда нетто. Как видно из формулы (32.3), провозная способность при данной массе поезда и числе поездов прямо пропорциональна отношению массы поезда нетто к массе брутто:

, (32.5)

где масса тары вагонов, т.

Увеличить коэффициент φ можно как снижением коэффициента тары

(32.6)

так и увеличением коэффициента использования грузоподъемности

, (32.7)

где суммарная грузоподъемность всех вагонов поезда, т.

Из формул (32.6) – (32.7) получим следующую взаимозависимость коэффициентов:

,

которая показывает, что для повышения провозной способности (увеличения коэффициента ) необходимо уменьшать отношение массы тары вагонов к их грузоподъемности и улучшать использование последней. Если длина вагонов остается постоянной (при ограничении состава поезда длиной путей), относительное повышение провозной способности от увеличения грузоподъемности вагонов и улучшения степени ее использования равно:

где провозная способность, полученная в результате улучшения использования вагонов; грузоподъемность вагона соответственно до и после ее повышения, т; коэффициенты использования грузоподъемности соответственно исходный и повышенный.

Улучшение использования грузоподъемности вагонов снижает их удельное сопротивление движению. Это позволяет увеличить скорость и соответственно пропускную способность в поездах.