A typical simulation passenger module for a comprehensive study of railway directions, junctions and stations

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

В соответствии с Транспортной стратегией Российской Федерации на период до 2030 года в рамках научного обеспечения формирования единого транспортного пространства России на базе рационального развития транспортной инфраструктуры предусмотрено «проведение имитационной экспертизы инвестиционных проектов развития транспортной инфраструктуры (в особенности, проектов развития крупных транспортных узлов);….. комплексное исследование на моделях функционирования проектируемых транспортных объектов с выдачей их реальной пропускной способности, «узких мест» и показателей работы, а также разработка предложений по корректировке проектов на основании имитационной экспертизы» [1]. Эти задачи решаются с помощью программного обеспечения «Имитационное моделирование работы железнодорожных направлений и узлов (ИМ ЖНУ)», система ИМЕТРА [2–6].

В Транспортной стратегия Российской Федерации до 2030 года с прогнозом на период до 2035 года обозначена цель: «Повышение мобильности населения и развитие внутреннего Туризма» и приведены перспективные размеры перевозок пассажиров различными видами транспорта [7]. На Рис. 1 приведена диаграмма железнодорожных перевозок пассажиров в дальнем следовании с динамикой по годам.

 

Рис. 1. Железнодорожные перевозки пассажиров в дальнем следовании с динамикой по годам

 

Из Рис. 1 видно, что с 2024 по 2035 год прогнозируется увеличение числа перевезенных пассажиров более чем на 50 миллионов человек в год. В связи с ростом размеров перевозок пассажиров при анализе работы железнодорожных узлов и полигонов возникает задача установления количества поездов, которые получится дополнительно принять на рассматриваемые пассажирские станции (ПС) в соответствии с графиком движения поездов (ГДП), а при реконструкции – определение необходимого и достаточного технического и технологического обеспечения пассажирской и пассажирской технической станций (ПТС) [8].

На сети железных дорог России в настоящее время по характеру выполняемой работы расположено 54 крупных пассажирских станций, в том числе 11 тупикового типа (по схеме путевого развития).

Поскольку на пассажирских станциях тупикового типа имеет место большая загрузка единственной горловины станции, в которой выполняются все операции по приему, отправлению и маневровым передвижениям поездов различных категорий, большое число враждебных маршрутов, вызванное встречными передвижениями организованных поездов, маневровых составов, поездных и маневровых локомотивов, горловина оказывает существенное влияние на загрузку других устройств станции. Для корректного отображения загрузки горловины и занятия перронных путей необходимо точно и технологически верно прописать все виды передвижений по станции и ее горловине [9]. Эта задача достаточно трудоемкая и сопряжена с риском ошибок, поэтому создание типового модуля работы пассажирской станции тупикового типа во взаимодействии ее с примыкающей к ней пассажирской технической станцией актуальна [10].

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ ТИПОВОГО ИМИТАЦИОННОГО ПАССАЖИРСКОГО МОДУЛЯ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ, УЗЛОВ И СТАНЦИЙ

Для достижения поставленной цели: создание типового имитационного модуля пассажирской станции во взаимодействии с пассажирской-технической универсальными приемами, требуется решить ряд задач:

• обеспечить прибытие и отправления поездов, а также перестановку составов на перронные пути с путей ПТС по расписанию, используя принципы макромоделирования;
• прописать занятие горловины подачей/уборкой поездных и маневровых локомотивов;
• обеспечить определение минимального количества маневровых локомотивов;
• реализовать диспетчерское регулирование: заблаговременная подача на перронные пути с путей ПТС в момент свободности горловины;

Прибытие поездов по расписанию реализуется достаточно просто (как в системе ИМЕТРА, так и в других подобных программах, созданных для имитационного моделирования) [11–14]. На Рис. 2 представлены способы задания времени отправления поездов по расписанию при макромоделировании, а также погрешности, возникающие при их реализации [15].

 

Рис. 2. Способы задания отправления поездов по расписанию при макромоделировании

 

По первому способу отправления поездов осуществляется через запуск операции по расписанию, при этом в одной цепочке операций прописывается занятие путей ПС, передача на пути ПТС и занятие путей пассажирской-технической станции, на которой выполняется весь комплекс работ по подготовке составов в очередной рейс. Во второй цепочке операций прописывается передача составов на перронные пути пассажирской станции с путей ПТС. Поскольку операции прописываются двумя цепочками, составы поездов при этом унифицируются. В действительности составы поездов, обращающихся на различных направлениях, имеют свою составность и композицию, поэтому при первом способе возникает погрешность (в среднем 25 %) реальной загрузки путей ПТС.

Во втором способе задания отправления поездов по расписанию все операции с составами прописываются в одной цепочке, что позволяет проследить оборот состава, закрепив соответствие прибывшего и отправленного поездов. При этом принимается среднее время занятия путей ПТС с заданным коэффициентом вариации, что приводит к погрешности (в среднем 20 %) реальной загрузки горловины в сгущенные периоды прибытия/отправления пассажирских поездов.

Поскольку первый и второй способы имеют погрешности, предлагается третий вариант, при котором все операции прописываются в одной цепочке, а передача составов на пассажирскую станцию прописывается через задание специального условия выполнения операции по расписанию.

Многочисленные эксперименты с моделями показали, что для отправления поездов строго по расписанию, а не по готовности в системе ИМЕТРА целесообразно ввести вспомогательную категорию, которая будет «рождаться» в момент отправления поезда по расписанию. При этом с вспомогательной категорией в парк будет поступать локомотив и уже с ним продолжится выполнение операций по цепочке. Это решение является типовым для любой пассажирской и пассажирской-технической станции, моделируемой в программе.

Реализация диспетчерского регулирования, а именно заблаговременная подача на перронные пути с путей ПТС в момент свободности горловины реализуется аналогичным образом, т.е. через «рождение вспомогательной категории.

Достоверно прописать занятие горловины подачей/уборкой поездных и маневровых локомотивов, а также поездными и маневровыми передвижениями получится через дополнительное отображение секционирования путей станции. При этом также удастся прописать выбор приоритетной секции прибытия для каждой категории поездов.

На Рис. 3 представлено схематическое отображение типового модуля, разработанного в «ИМ ЖНУ» для комплексного исследования железнодорожных направлений, узлов и станций.

 

Рис. 3. Схематическое отображение типового модуля пассажирской станции тупикового типа во взаимодействии с пассажирской-технической станцией

 

На Рис. 3 видно, что типовой имитационной модуль пассажирской станции во взаимодействии с пассажирской технической представлен в виде четырех «бункеров», при этом «бункер» пассажирской станции поделен на три основных секции, что позволяет более детально прописать занятие горловины и одну вспомогательную, обеспечивающую прием вспомогательной категории. Пассажирская техническая станция представлена двумя «бункерами», позволяющими анализировать ее работу при макромоделировании. Стоит отметить, что при необходимости более детального анализа, пассажирская техническая станция может быть разделена на дополнительные парки («бункеры»).

ВЫВОДЫ

В типовом имитационном модуле пассажирской станции во взаимодействии с пассажирской-технической реализовано:

• прибытие поездов по расписанию;
• занятие горловины подачей/уборкой поездных локомотивов;
• занятие горловины передвижениями маневровых локомотивов;
• вариантность технологии: выбор секции прибытия, в зависимости от ее свободности и с учетом занимаемых в горловине каналов, выполнением операции;
• выбор приоритетной секции прибытия;
• перестановка составов на перронные пути с путей ПТС по расписанию;
• диспетчерское регулирование: заблаговременная подача на перронные пути с путей ПТС в момент свободности горловины;
• определение минимального количества маневровых локомотивов
• отправление поездов с пассажирской станции по расписанию.

Таким образом, создание типового имитационного пассажирского модуля позволяет в полном соответствии с технологией и реализацией диспетчерского регулирования моделировать работу пассажирских и пассажирских технических станций, а также работу с пассажирскими поездами на любых других станциях сети железных дорог, это будет способствовать проведению качественной имитационной экспертизы инвестиционных проектов развития транспортной инфраструктуры, в том числе проектов развития крупных транспортных узлов.

Авторы заявляют, что:

1. У них нет конфликта интересов;
2. Настоящая статья не содержит каких-либо исследований с участием людей в качестве объектов исследований.

About the authors

Artyom V. Sugorovsky

JSC Institute of economy and development of transport

Author for correspondence.
Email: c123945@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6955-814X
SPIN-code: 5575-3221
Scopus Author ID: 57455794000

Candidate of Engineering Science

Russian Federation, Moscow

Anton V. Sugorovsky

Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University

Email: gthdsq555@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-5930-1789
SPIN-code: 6572-5865
https://www.pgups.ru/sveden/employees/sugorovskiy-anton-vasilevich

Candidate of Engineering Science

Russian Federation, St. Petersburg

References

Supplementary files