Основы теории выбора оптимальной ходовой скорости грузовых поездов

ГЛАВА   I

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНОЙ ХОДОВОЙ СКОРОСТИ ГРУЗОВЫХ ПОЕЗДОВ

1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ, ЦЕЛЬ И МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ

Одной из важнейших проблем освоения непрерывно растущего грузопотока, проблем технического прогресса является повышение скоростей движения грузовых поездов. Повышение скоростей дви­жения на железных дорогах — одна из основных задач, поставлен­ных Программой КПСС в борьбе за создание материально-техниче­ской базы коммунизма [1].

Повышение скоростей движения поездов, кроме усиления про­пускной способности главным образом однопутных, а частично и двухпутных линий, связано с необходимостью ускорения оборота подвижного состава и доставки грузов.

Со скоростью движения грузовых поездов связано потребное ко­личество вагонов и локомотивов, а также их конструктивные осо­бенности, динамическая прочность, мощность локомотивов, пути, искусственных сооружений, соответствующее развитие станций и их техническое оснащение. Скорость движения в известной мере опре­деляет производительность труда локомотивных и поездных бригад, а следовательно, и потребность в них. Как весовые нормы, так и скорости грузовых поездов во многом определяют формы и методы эксплуатационной работы. С ними связаны, таким образом, почти все сторощл перевозочного процесса, уровень и особенности техни­ческого оснащения железных дорог, способы усиления их пропуск­ной и провозной способности, производительность труда работни­ков, связанных с движением поездов и маневрами, и прежде всего локомотивных и поездных бригад, работников станций, интенсив­ность использования технических средств.

Вместе с тем проблема скорости грузовых поездов является и од­ной из важнейших проблем народнохозяйственной экономики, так как со скоростью самым тесным образом связана не только себестои­мость перевозок, но и размер оборотных средств в стране, выражаю­щийся в стоимости грузов, как бы непрерывно находящихся «на ко­лесах», объем необходимых поставок подвижного состава и многих технических средств, их параметры и, следовательно, стоимость, 8

транспортная слагаемая в себестоимости почти всех видов продукции народного хозяйства и многое другое.

Правильный, технологически обоснованный и экономически оправданный выбор технических средств на той или иной линии, соответствующих оптимальным весу и скорости движения грузовых поездов в данных конкретных условиях, является основой научной эксплуатации железных дорог.

В текущих эксплуатационных условиях определение наивыгод­нейших ходовых скоростей грузового движения связано с рацио­нальным использованием тяговых средств. Это особенно важно при так называемой избыточной мощности тяги. Действительно, в кон­кретных условиях трудно подобрать для каждого участка сети же­лезных дорог локомотив, мощность которого точно соответствовала бы и унифицированной весовой норме поездов, и профилю пути дан­ного участка. В практике всегда будут такие условия, когда в сред­нем мощность тяги превышает потребную по весу поездов и профилю участков, так как если нельзя подобрать локомотив точно соответ­ствующей мощности, то чаще всего приходится брать более мощный, чтобы не снижать унифицированной весовой нормы на всем направ­лении и не допускать перелома весовых норм поездов. К тому же при резком удлинении на сети железных дорог тяговых плеч имеет место унификация локомотивов по мощности на больших расстоя­ниях.

При коротких тяговых плечах в пределах того или иного на­правления каждое из них (или по два смежных при кольцевой езде) обслуживалось наиболее подходящими по мощности и конкретному профилю пути данного участка локомотивами. При резком удлине­нии участков обращения локомотивов на всем таком участке дли­ной 500—800 км и более ставится самый мощный локомотив, хотя полностью на вес поезда его мощность используется лишь на неболь­шой части всей длины линии, по которой он курсирует.

Наконец, важным условием, значительно повышающим фактиче­скую удельную мощность тяги против расчетной, является все больше и больше внедряемый на грузонапряженных линиях прин­цип формирования не полновесных, а полносоставных поездов, т. е. поездов по длине станционных приемо-отправочных путей с тем весом, который при этом получится. Это обеспечивает минимальные размеры движения, наилучшее использование пропускной способ­ности, но в то же время требует применения для части поездов, со­ставленных из вагонов с высокой погонной нагрузкой, кратной тяги. Двойная тяга при этом, осуществляемая путем секционирования локомотивов при одной локомотивной бригаде, экономически целе­сообразна даже при весе поезда меньше расчетного для двойной тя­ги. Да и практически вес поезда при этом почти всегда меньше уд­военного расчетного при одиночной тяге. В результате и в текущих условиях, и в перспективе будет иметь место эксплуатация отдель­ных грузонапряженных линий или направлений с некоторой избы­точной мощностью тяги. В этих условиях возникает вопрос об эконо-

9

мически целесообразном использовании этой избыточной мощности тяги для повышения скорости движения поездов.

Таким образом, определение оптимальных ходовых скоростей грузового движения в текущих условиях связано с выбором наи­выгоднейших способов использования тяговых средств и овладения грузопотоками, т. е. с выбором оптимальной эксплуатации желез­ных дорог. Определение оптимальных ходовых скоростей грузового движения на перспективу вместе с оптимальными весовыми нормами поездов связано с выбором наиболее рациональной мощности и па­раметров перспективных локомотивов, мощности тормозных средств, конструктивной прочности подвижного состава, пути, искусствен­ных сооружений, а на электрифицированных линиях и мощности энергоснабжения.

Так как уровень оптимальной ходовой скорости грузового 'дви­жения зависит от многих факторов, то необходимо установить, как влияют на него хотя бы основные из этих факторов: стоимость пере­возимого груза, вагонов и локомотивов, топлива или электроэнер­гии, основное удельное сопротивление движению и др. и каковы тенденции возможного изменения оптимальный ходовых скоростей грузовых поездов в перспективе. Требуется более детальное изучение и самих факторов, влияющих на оптимальные скорости движения, особенно таких, как средневзвешенное основное удельное сопротив­ление движению, величина эквивалентного уклона по механической работе, отношение расчетной скорости к среднеходовой, которые сами являются функцией скорости движения, а также удельной стои­мости локомотивов, снижающейся при увеличении их мощности.

Исследование уровня оптимальных ходовых скоростей грузово­го движения в текущих условиях при избытке мощности тяги до сих пор не производилось вовсе. Уровень оптимальных ходовых скоро­стей грузового движения на перспективу определялся в основном в работах ЦНИИ МПС [2] и ИКТП Госплана СССР [3]. Эти иссле­дования привели к различным, значительно расходящимся выво­дам [4]. Ввиду важности и сложности самой проблемы целью настоя­щего исследования является:

уточнение методики определения оптимального уровня ходовых скоростей грузового движения;

установление более точных взаимосвязей скорости движения, профиля пути и механической работы тяги в различных условиях с учетом инерции движения поезда;

установление   взаимосвязей   между   расчетной,   максимально возможной и среднеходовой скоростями движения с учетом инерции поезда на типичных участках сети железных дорог при электриче-ческой и тепловозной тяге;

уточнение исходных данных и нормативов расчетов;