Пропускная способность
ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ ж.-д. участка — максимальные размеры движения в поездах (пара поездов), которые могут быть реализованы по данному участку за единицу времени (сутки, час) в зависимости от числа главных путей, средств связи по движению поездов, типа и мощности тяговых средств и способа организации движения. Различают (и учитывают) наличную, потребную и результативную пропускную способность.
Наличная пропускная способность
Наличная пропускная способность ж.-д. линии — максимальные размеры движения поездов, которые могут быть реализованы в зависимости от ее технического оснащения.
Потребная пропускная способность
Потребная пропускная способность линии — число поездов, которое необходимо реализовать для выполнения плана перевозок. Соответственно различают наличную и потребную провозные способности линии, получаемые как результат возможного использования ее мощности на осуществление грузовых перевозок при соответствующем удовлетворении потребностей пассажирского движения. Пропускную способность линии рассчитывают, исходя из полного использования всех технических средств. Однако она должна иметь резерв, устанавливаемый по технико-экономическим соображениям и выражаемый разностью между наличной (или проектируемой) пропускной способностью и потребной, то есть заданными (или планируемыми) на перспективу. Допустимый коэффициент заполнения пропускной способности участков по перегонам принимается равным на двухпутных линиях — 0,91, на участках с двухпутными вставками — 0,87 и на однопутных линиях — 0,85.
Результативная пропускная способность
Результативная пропускная способность участков определяется на основе данных о пропускной способности отдельных устройств, а направлений в целом — на основе результативной пропускной способности участков. Результативную пропускную способность отдельных участков устанавливают по следующим элементам:
- по перегонам (число главных путей, длина перегонов, профиль пути, устройства автоматики и связи, путевое развитие промежуточных раздельных пунктов, устройства энергоснабжения);
- по станциям (приемо-отправочные пути и стрелочные горловины);
- по деповскому хозяйству (стойла для периодического осмотра и ремонта электровозов и тепловозов, устройства для экипировки локомотивов и ходовые пути);
- по устройствам электроснабжения (тяговые агрегаты, силовые трансформаторы тяговых подстанций и контактная сеть).
Наименьшая пропускная способность этих элементов может ограничивать пропускную способность данной производственной единицы в целом и определять значение результативной пропускной способности.
Пропускная способность устанавливается для участков ж.-д. линий с одинаковыми на всем протяжении техническим оснащением, мощностью грузопотока и размерами пассажирского движения. Начальными и конечными пунктами таких участков являются участковые и сортировочные станции, зонные станции пригородных участков, а иногда промежуточные станции зарождения и погашения грузопотоков и отправительских маршрутов.
Пропускную способность каждого отдельного элемента участка определяют по его суточной или часовой производительности и мощности, расходуемой на обслуживание одного поезда или пары поездов. В общем виде зависимость между этими величинами может быть выражена формулой:
где М - общая мощность устройства; Мn - часть мощности устройства, расходуемая на обслуживание потребностей, не связанных непосредственно с движением поездов (например, на ремонт пути, выполнение маневровой работы); m - мощность устройства, расходуемая на обслуживание одного поезда или одной пары поездов; αн - коэффициент, учитывающий долю суточного бюджета времени, которая используется для пропуска поездов при вероятных отказах в работе технических средств.
Мощность, расходуемая на пропуск одного поезда или пары поездов, выражается временем (поездо-часами) занятия перегона или элемента, ограничивающего пропускную способность станции.
Пропускная способность по приведенной формуле
Расчет пропускной способности по приведенной формуле называется непосредственным расчетом, может быть использован лишь при одной структуре поездопотока, когда величина m имеет постоянное значение для всех поездов. В действительности по линии пропускаются поезда различных категорий, поэтому вначале устанавливается максимальная пропускная способность в поездах или парах поездов категории, преобладающей (основной) на данной линии. Поезда других категорий через определенные эквиваленты приводятся к поездам основной (расчетной) категории. Так, например, пропускная способность участков по перегонам рассчитывается первоначально для параллельного графика и выражается в поездах только одной категории, обычно грузовых, а при специализации линии для пассажирского движения - в пассажирских поездах соответствующей категории (пригородных, дальних). Затем оценивается влияние на пропускную способность поездов, следующих с другими скоростями, т. е. рассчитывается пропускная способность непараллельного графика. Пропускная способность при параллельном графике зависит от перегонного времени хода, станционных интервалов и интервалов в пакете, а также от путевого развития раздельных пунктов.
В общем виде пропускная способность (пар поездов) перегона выражается зависимостью:
где Tпep - период графика, мин; tтехн - продолжительность технологического окна, мин; αн - коэффициент надежности работы технических устройств.
Технологическое окно
Под технологическим окном понимается свободный от пропуска поездов промежуток времени,предоставляемый в графике движения, необходимый для выполнения работ по текущему содержанию и ремонту устройств пути, контактной сети, сигнализации, централизации и блокировки. Продолжительность технологического окна зависит от типа применяемых машин и механизмов, а также от принятой технологии работ, и в расчетах наличной пропускной способности принимается равной на двухпутных линиях и участках со вставками для безостановочного скрещения поездов - 120 мин и на однопутных участках - 60 мин.
Значение αн колеблется в диапазоне 0,86-0,98 для двухпутных линий и 0,87-0,98 для однопутных. Меньшее значение αн соответствует условиям, когда минимальный межпоездной интервал автоблокировки составляет 8 мин и доля пассажирских поездов относительно мала.
Часовая наличная пропускная способность
Часовая наличная пропускная способность по перегонам определяется без учета технологических окон и коэффициента надежности работы технических устройств. В этом случае tтехн = 0, а αн=1.
Периодом графика на однопутных участках является время занятия перегона группой поездов, характерной для данного типа графика. Периодом графика на двухпутных участках на линиях с автоблокировкой является интервал между поездами, а на линиях с полуавтоматической блокировкой — время занятия перегона одним поездом и станционного интервала попутного следования.
Пропускная способность при параллельном графике
Пропускная способность при параллельном графике рассчитывается для каждого перегона. Перегон с минимальной пропускной способностью называется ограничивающим, он определяет результативную пропускную способность участка в целом. Период графика ограничивающего перегона при заданном времени хода пары поездов и определенных станционных интервалах может принимать различные значения в зависимости от порядка пропуска поездов через раздельные пункты, ограничивающие перегон.
На двухпутных участках с интервалом движения менее 8 мин сказывается несинхронность движения поездов. Расстояние между ними постоянно изменяется: поезда то сближаются, то удаляются. Причина в разных характеристиках элементов плана и профиля пути, на которых находятся поезда, в разбросе величины силы тяги и основного сопротивления поездов, в ограничениях по электроснабжению, различной квалификации машинистов. Все это приводит к колебаниям ходовой скорости движения, и в результате поезда не могут соблюдать заданный интервал. Чрезмерное сближение поездов приводит к необходимости их движения под желтый огонь светофора, что вызывает торможение и уже существенное увеличение интервала. Поэтому в формулу для расчета пропускной способности к расчетному интервалу T вводится некоторая добавка ΔT. Величина ΔT тем больше, чем меньше расчетный интервал, поэтому и пропускные способности, рассчитанные по формулам, будут различаться. Причем оказывается, что реальная пропускная способность участков при восьми- и шестиминутной блокировках практически одинакова.
Пропускная способность при непараллельном графике
Расчет пропускной способности при непараллельном графике заключается в распределении результативной пропускной способности участка, установленной для параллельного графика между поездами различных категорий: пассажирских, в том числе пригородных, грузовых, в том числе ускоренных и сборных.
При непараллельном графике пропускная способность для грузового движения выражается числом грузовых поездов заданной массы и скорости, которые могут быть пропущены по участку или линии при обращении заданного числа пассажирских, ускоренных грузовых и сборных поездов. Часть времени суток, которая из-за следования указанных поездов не может быть использована для пропуска грузовых поездов, называется временем съема.
Пропускная способность для преимущественно грузового движения, пар поездов выражается зависимостью:
где N — пропускная способность линии по грузовому движению при параллельном графике; Nпс, Nсб, Nуск - число пар соответственно пассажирских, сборных и ускоренных поездов, εпс=tсмпс/Tпер - коэффициент съема грузовых поездов пассажирскими, εсб=tсмсб/Tпер - коэффициент съема грузовых поездов сборными, εуск=tсмуск/Tпер - коэффициент съема обычных грузовых поездов ускоренными.
На время съема (коэффициент) оказывают влияние следующие факторы:
- соотношение скоростей движения грузовых и пассажирских поездов;
- фиксирование расписаний движения пассажирских поездов, ограничивающее возможности сдвижек линий их хода на графике;
- число и расположение пассажирских поездов на графике;
- путевое развитие раздельных пунктов участка;
- неидентичность перегонов участка;
- тип графика движения поездов.
В зависимости от определяющих факторов коэффициент съема подразделяют на две части: величину ε0 называют коэффициентом основного съема, а εд— коэффициентом дополнительного съема.
Коэффициент дополнительного съема практически может быть определен только при построении графика. Для ориентировочных расчетов его определяют на основе статистической обработки данных экспериментальных и исполненных графиков движения.