ГЛАВА 6
НАГРУЗКА НА СТАНЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И ПОДСИСТЕМЫ
6.1. Транспортные потоки и их характеристики
При разработке технологии, обосновании путевого развития, разработке мер по повышению эксплуатационной надежности различных типов станций необходимо анализировать, рассчитывать, планировать и прогнозировать транспортные потоки. Транспортные потоки определяют нагрузки на транспортные системы, и от их объемов зависят мощность станций, депо, участков, полигонов, уровень эксплуатационной надежности работы, потребность в подвижном составе, топливе, материалах и других ресурсах.
Для исследования надежности станций, их систем и подсистем нужно предварительно установить величины потоков поездов на входах и выходах станций, а также оценить изменение потоков в их подсистемах, рассчитать местные вагонопотоки, которые поступают в районы грузовой работы. Чем больше поток, тем выше нагрузка системы. Поэтому в проектировании и эксплуатации станции можно рассматривать две задачи. Первая — расчет оптимальной величины транспортного потока при существующей технической оснащенности станции и вторая — установление оптимальной мощности станции для пропуска заданных или прогнозируемых потоков. Для расчета путевой мощности необходимо знать параметры транспортного потока — математическое ожидание, дисперсию и др.
На сети выделяют узлы (пункты) — источники транспортных потоков или пункты отправления, а также узлы (пункты) — места назначения потока. Эти пункты называют также пунктами стока. Потоки могут быть с единственным пунктом отправления (источником) и с единственным пунктом назначения (стоком). В большинстве случаев при рассмотрении плана формирования, графика движения поездов, разработке технологии и путевого развития станций имеют место так называемые многотерминальные (мультитерминальные) потоки со многими пунктами отправления и назначения. Многотерминальные потоки образуются путем слияния, объединения однотерминальных потоков. Это слияние происходит на основе допустимости для транспортных потоков принципа аддитивности — сложения транспортных потоков. Принцип аддитивности, однако, нельзя применять механически, например, для разнородных транспортных потоков. Так, пассажирские поезда следует предварительно «привести» к грузовым по степени влияния на использование пропускной способности. Нельзя механически складывать поток пассажиров с потоком грузов.
Обозначим величину транспортного потока через N и запишем принцип аддитивности транспортного потока:
(6-1)
где п — число транспортных потоков.
Многотерминальные потоки можно привести к однотерминальным, если «объединить» многие пункты отправления и соответственно назначения (укрупненные пункты отправления и назначения), предполагая, что суммарный поток начинается в укрупненном пункте отправления и заканчивается в укрупненном пункте назначения.
Существует ряд задач, в которых изучают параметры потока грузовых поездов при известном числе пассажирских поездов или параметры потока местных поездов при известном числе пассажирских и других грузовых поездов, либо параметры потока поездов со скоропортящимися грузами («холодных» поездов) при неизменных условиях пропуска остальных категорий поездов и т.д. Поток поездов в этих случаях является многотерминальным, многопродуктивным. Он представляет собой композицию многих более простых потоков и имеет особенности, связанные с большой массой и скоростью транспортных единиц, особенностями регулирования, пропуска, возникновения и погашения поездопотоков на станциях и в узлах. Знание его распределения и параметров необходимо при расчетах мощности, обосновании технологии и управления работой транспортных систем.
В общем виде в качестве нагрузки рассматривают транспортный поток — поток поездов, вагонов, грузов в зависимости от того, какую систему станции и какой вид станции рассматривают. Анализ потока поездов можно осуществлять по принципу «поток — время» и «поток — расстояние». Временные и пространственные показатели имеют важное значение. Они взаимосвязаны между собой. Временные показатели потока — интервалы — оказывают прямое воздействие на станционные системы и определяют режимы движения поездов на подходах и выходах станций. Эти режимы влияют на скорость продвижения потока. О мощности потока можно судить лишь в том случае, если известны величина транспортного потока и отрезок времени, в течение которого поток пропущен. Под интенсивностью потока поездов понимают число поездов, пропущенных в единицу времени. Можно рассматривать интенсивности потока за тот или иной отрезок времени как фактически реализованные или интенсивности как прогнозируемые величины. Так, часовой темп поступления поездов может характеризоваться такой последовательностью чисел:5, 3, 0, 4, 6, 6, 4, 0, 2, 1, 3, 4. Это значит, что в течение 12 ч поезда на станцию поступали с часовым темпом 5, 3, 0, 4 и т. д. Интенсивность оказывает решающее влияние на технологию и управление станции, использование ее мощностей, эксплуатационную надежность.
Если обозначить поток за период времени t как N (t), то средняя интенсивность потока в принятую единицу времени (час, сутки)
Увеличение плотности потока поездов до некоторого уровня приводит к неудовлетворительным режимам движения, снижению скорости продвижения потока, задержкам приема поездов. При возникновении отказов из-за чрезмерно высокой плотности потока в течение интервалов времени tотк j реализуемая пропускная способность равна нулю, и чем больше таких отрезков времени, тем ниже общая реализуемая пропускная способность.