Разработки отраслевых учёных повышают безопасность движения и эффективность перевозок
За последние 30 лет средний вес грузового поезда увеличился на сети железных дорог более чем на тысячу тонн. Понятно, что в соответствии с возросшими нагрузками требуются усиление всей инфраструктуры, специальная организация технологии пропуска таких поездов, использование особых средств, в частности дистанционного управления локомотивами, дополнительных устройств управления тормозами и ряда других. Над решением этих проблем работают отраслевые учёные.
Лев Мугинштейн, главный научный сотрудник АО «ВНИИЖТ», д.т.н., профессор
Например, не так давно мы разработали программу реализации энергооптимального тягового расчёта. Она обеспечивает расчёт траектории движения поезда за заданное время хода с учётом основных параметров (профиль пути, вес и длина поезда, условия пропуска поездопотока). Машинист получает энергооптимальную траекторию в виде задания на поездку. Интересно, что эта теоретическая разработка породила целый ряд технических предложений. В том числе алгоритмы для автоведения поездов, комплексы для анализа, нормирования и контроля результатов расхода топливно-энергетических ресурсов на тягу поездов. Такие комплексы установлены уже более чем в ста локомотивных депо сети.
На основе энергооптимального тягового расчёта были созданы аппаратно-программные комплексы, которые обеспечили решение ряда принципиальных задач – разработку режимных карт, нормирование расходов ресурсов на поездку, обучение машинистов приёмам энергооптимального управления движением поездов. Они сегодня установлены практически во всех локомотивных депо сети.
А за последние три года с помощью таких расчётов были оптимизированы графики движения не только грузовых, но и пассажирских поездов. Масштабы этого нововведения сложно переоценить: достаточно сказать, что оно позволило заметно снизить расход электроэнергии на тягу поездов и сэкономить десятки миллионов рублей.
Внедрение тяжеловесного движения заставило также серьёзно задуматься об обеспечении безопасности движения таких поездов. В этих целях в нашем институте была разработана программа расчёта продольных сил в составе поезда и создана особая система их измерения. Для этого были использованы автосцепки с тензодатчиками и электронные устройства, позволяющие записывать показания таких датчиков по радиоканалам из локомотива или вагона-лаборатории.
В результате появился инструмент, позволяющий отрабатывать режимы управления движением поезда, анализировать случаи сходов подвижного состава уже с помощью расчётов продольной динамики. Затем мы сделали аппаратно-программный комплекс, совмещающий в себе и энергооптимальный расчёт, и расчёт продольных сил – комплекс расчёта энергооптимальной траектории движения поезда, безопасной по продольной динамике.
С его помощью можно строить режимные карты, обучать машинистов эффективным и безопасным приёмам управления тяжеловесными грузовыми поездами, рассчитывать движение таких поездов. Благодаря этому несколько лет назад были организованы поездки поездов весом 12 и 18 тыс. тонн, в частности на Свердловской и Западно-Сибирской железных дорогах.
Целью этих экспериментальных поездок стали проверка наших представлений об обеспечении безопасности движения, технологии управления поездом с распределённой тягой, а также проверка на практике готовности локомотивов и локомотивных бригад, вагонного и путевого хозяйств, контактной сети к подобным нагрузкам. При этом было выявлено много принципиально важного.
Безусловно, речь не идёт о введении таких супертяжеловесов в постоянную эксплуатацию, но если не идти на определённый риск, не решаться на подобные эксперименты, то можно отстать от мировых тенденций, остановиться в развитии.
Сейчас один из важнейших вопросов организации тяжеловесного движения – это технология управления и организация пропуска таких поездов. Так, надо понять, как планировать в реальных условиях эксплуатации необходимое количество локомотивов. Эта задача потребовала новых подходов к автоматизации, разработке и реализации на железных дорогах графиков движения поездов, учитывающих ограничения на пропуск поездопотоков. В этих целях была создана программа автоматического построения графика «Эльбрус». Она уже прошла проверку на Южно-Уральской дороге и испытывается сейчас в условиях реальной эксплуатации.
Её применение позволяет прогнозировать на новой основе, с учётом условий пропуска и больших размеров движения пропускные и провозные способности основных направлений сети железных дорог. В ходе проведения анализа на Южно-Уральской и Куйбышевской железных дорогах были выявлены наиболее загруженные участки, затем были установлены сроки, когда будет исчерпана пропускная способность этих участков при определённом увеличении поездопотока с градацией от двух до семи процентов в год.
Специалисты железных дорог получили результаты этих исследований, которые оказались для них весьма интересными и полезными, потому что позволили предвидеть ситуацию, когда пропускные способности тех или иных направлений будут практически исчерпаны, и заранее принять необходимые меры.
Сегодня в центрах управления движением поездов ежесуточно корректируются нормативные графики движения поездов. В основе этого – многолетний опыт, накопленный поколениями диспетчеров. Вместе с этим возникает необходимость быстро реагировать на изменения условий пропуска поездопотоков, повреждения подвижного состава, устройств инфраструктуры.
Допустим, из-за отказа локомотива произошёл сбой в движении – для диспетчерского аппарата это ЧП. С помощью «Эльбруса» появляется возможность перестраивать график, и в результате поездные диспетчеры смогут получать оперативно в течение нескольких минут новый вариант управления движением поездов на отдельных участках и целых направлениях.
Мы предполагаем на следующей стадии совершенствования управления движением поездов расширить возможности системы, с помощью которой в центре управления движением рассчитывается график движения поездов. В будущем машинист с помощью современного мобильного терминала получит в соответствии с графиком движения указания о времени проследования очередного остановочного пункта, или же у него на экране терминала появится энергооптимальная траектория движения, которую он и должен будет реализовать.
Далее в центр поступит информация с локомотива о том, как машинист всё это выполнил, при этом координаты поезда, скорость движения и другие характеристики движения будут определяться с помощью навигационных систем GPS или ГЛОНАСС. На этой основе могут быть скорректированы действия поездных диспетчеров и машинистов локомотивов. Появится взаимная ответственность за общий результат, что повысит эффективность перевозочного процесса. Такая работа уже началась на Южно-Уральской магистрали. Первые результаты обнадёживают.
Отдельный вопрос – создание новых нормативных документов. Уже подготовлена инструкция «Организация обращения поездов повышенного веса и длины на сети железных дорог РФ». Этот документ предусматривает расширение полигона использования технологий тяжеловесного движения и обеспечение необходимого уровня безопасности движения.
В 2011 году была согласована «Методика технического нормирования топливно-энергетических ресурсов на тягу поездов на основе АРМа-Теплотехника» – нормативный документ, имеющий принципиально важное значение для экономики отрасли. Правда, реализация этой методики требует разработки новых программно-технических средств и внедрения их на дорогах.
