625.1:004.94
РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ИНТЕРВАЛЬНОГО РАЗГРАНИЧЕНИЯ
И РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТЕЙ ПОЕЗДОВ
Статья посвящена анализу способов определения длин блок-участков, создаваемых при разработке, проектировании и эксплуатации систем интервального регулирования движения поездов (СИРДП). Доказано, что существенное повышение наличной пропускной способности перегонов достигается при определении длин «неподвижных блок-участков» на основе расчета максимальных тормозных путей всех поездов на участке, а длин «подвижных блок-участков» – на основе оперативно рассчитываемых тормозных путей каждого поезда, проходящего по участку.
Ключевые слова: автоблокировка, автоматическая локомотивная сигнализация, определение длин «неподвижных» и «подвижных» блок-участков, межпоездные расстояния и интервалы, тормозные пути поездов, повышение наличной пропускной способности.
Введение
С целью повышения пропускной способности перегонов и устойчивого движения поездов при зеленом сигнальном показании путевых и локомотивных светофоров, руководящие документы [1,2] разрешают расставлять светофоры автоблокировки АБ и сигнальные знаки систем автоматической локомотивной сигнализации (АЛС), используемой как самостоятельное средство сигнализации и связи при движении поездов (АЛСО), исходя из расчетных тормозных путей с максимальных скоростей, достигаемых поездами в данных местах пути, но только на двухпутных грузонапряженных линиях.
В других условиях использования для этих систем рекомендуются два способа расстановки, основанные на применении задаваемых заказчиками проектов наибольших минимальных межпоездных интервалов между расчетными парами поездов.
При первом способе длины блок-участков (БУ), определяющие координаты установки светофоров и сигнальных знаков, рассчитывают посредством наложения расчетного межпоездного интервала на кривую скорости расчетного поезда с засечками времени. В другом случае кривую времени хода головы второго поезда расчетной пары сдвигают на этот интервал относительно кривой времени движения хвоста первого поезда. Далее, оба способа используют деление интервала между хвостом первого поезда и головой второго на равные промежутки времени, по которым, учитывая скорости расчетных поездов, определяют длины БУ, межпоездные интервалы и пропускную способность перегонов.
Разработчики обоих способов полагают, что создают условия для движения второго поезда расчетной пары при зеленом огне АЛС, если, после сближения на расчетный межпоездной интервал, поезда проходят каждый БУ всего проектируемого участка 
за постоянный промежуток времени τбук, равный:
τбук = Iмпхг/k = const, (1)
где Iмпхг – наибольший из минимальных межпоездных интервалов на проектируемом участке между хвостом первого расчетного поезда и головой второго;
k – количество БУ в этом межпоездном интервале, необходимое для движения поезда 2 при зеленом огне локомотивного светофора.
После расстановки светофоров и сигнальных знаков длины БУ становятся постоянными величинами («неподвижными»), а минимальные межпоездные интервалы поездов, движущихся с более высокими скоростями, получаются меньше, чем у расчетных поездов. Поэтому расставлять светофоры и сигнальные знаки требуется [1,2] по наибольшему минимальному для всего перегона или участка расчетному межпоездному интервалу, который способны выдерживать самые медленные (расчетные) поезда. Такая расстановка завышает межпоездные расстояния и интервалы для более быстрых поездов, уменьшая пропускную способность перегонов.
Для выполнения условия (1) поезда расчетной пары, после сближения на минимальные межпоездные расстояния, должны двигаться с одинаково изменяющейся скоростью, которая использовалась при расстановке светофоров или сигнальных знаков. В процессе эксплуатации и модернизации инфраструктуры и подвижного состава скорости поездов всех категорий корректируются. Поэтому нормативные графики движения графисты-технологи разрабатывают ежегодно, корректируя межпоездные интервалы, обусловленные изменениями установленных скоростей. По графикам составляют расписания движения поездов, учитывая изменения моментов времени прибытия и отправления, которыми руководствуются поездные машинисты. В периоды ремонтов инфраструктуры выдаются предупреждения о временном или длительном изменении установленной скорости.
Скорости тяжеловесных поездов снижаются на подъемах. Уменьшаются скорости поездов, останавливаемых на станциях обгона или скрещениях, особенно, при движении по стрелочным переводам на боковые пути. Поездные диспетчеры изменяют графиковые станции обгона и скрещения при существенных отклонениях от расписания поездов всех категорий. Грузовые поезда часто приходится обгонять поездами разных, даже одинаковых категорий, при уменьшении их приоритетов пропуска по участку. Это требуется в условиях задержек приема поездов на технические станции или на соседние диспетчерские участки, а также в случаях малой продолжительности оставшегося времени непрерывной работы локомотивных бригад и т.д.
В процессе проектирования АБ расчетные координаты расстановки светофоров и сигнальных знаков приходится изменять, учитывая условия их видимости, расположения переездов, искусственных сооружений, пассажирских платформ, а также особенности конструкций пути и контактной сети.
Следовательно, изменения скоростей поездов, по которым расставлены светофоры и корректировка длин БУ, исключают возможность соблюдения заданных межпоездных интервалов даже для расчетных пар поездов. Для поездов более высоких скоростных категорий, а также для пар попутных поездов разных категорий, выполнить условие (1) так же не представляется возможным, поскольку они не двигаются с расчетными скоростями.
Количество БУ в минимальном межпоездном расстоянии, необходимом для движения второго попутного поезда при зеленом огне АЛС, изменяется (рис.1) от трех до пяти в зависимости от значности АБ и АЛС, наличия защитных участков (ЗУ) и способа кодирования БУ.
При трехзначной АБ с АЛС без ЗУ (рис.1,а) минимально необходимое межпоездное расстояние 
между центрами тяжести попутной пары поездов 1 и 2 принимается равным трем БУ и составляет:
,
где 
– длины каждого из трех БУ при трехблочном разграничении попутной пары поездов;
– длины поездов 1 и 2 попутной пары;
lсп1 – расстояние, проходимое хвостом поезда 1 в интервале времени от освобождения БУ за светофором 6 до смены сигнальных показаний светофоров и кодов АЛС за поездом 1;
lсп2 – расстояние, проходимое головой поезда 2, за промежуток времени от занятия БУ за светофором 10 с зеленым огнем до окончания проверки системой АЛС сохранения зеленого огня на локомотивном светофоре.
Защитные участки устраивают на перегонах за светофорами АБ и сигнальными знаками АЛСО (рис.1,б). Длина каждого защитного участка 
должна быть [1,2] не менее тормозного пути экстренного торможения от устройств АЛС, определенного с максимальной скорости входа на защитный участок, равной 60 км/ч для всех категорий поездов. В случае использования дополнительных или тональных рельсовых цепей длины ЗУ получаются менее длин БУ. После освобождения первым поездом ЗУ за светофором 6 поезд 1 ограждается одним светофором с красным огнем. Создаются, указанные на рис.1,б, сигнальные показания светофоров и коды АЛСН за поездом 1. Если в этот момент времени поезд 2 займет БУ за светофором 12, то на локомотивном светофоре сохранится зеленый огонь и минимально необходимое межпоездное расстояние 
составит:
,
где 
длина защитного участка за светофором 6.
После освобождения первым поездом БУ за светофором 6 и занятом ЗУ за светофором 4 поезд 1 ограждается двумя светофорами с красным огнем (рис.1,в). Сигнальные показания светофоров и коды АЛСН за поездом 1 не меняются, но создается минимально необходимое межпоездное расстояние 
, равное:
где 
– длины каждого из четырех БУ трехзначной АБ.
Продвижение головы поезда 2 за светофор 10, во время занятия хвостом первого поезда ЗУ за светофором 4, может стать причиной появления на локомотивном светофоре желтого огня, длительность которого зависит от соотношения длин БУ и скоростей пары попутных поездов 1 и 2. Поэтому при использовании ЗУ с длинами, менее длин соответствующих БУ, в качестве расчётного межпоездного расстояния требуется выбирать наибольшее из двух минимальных. Это означает необходимость увеличения длин защитных участков до длин соответствующих БУ, как в метро.
Длина каждого БУ четырехзначной АБ составляет около половины длины БУ трехзначной. В случае передачи кода «ж» в два БУ от светофора с желтым огнем и от светофора с одновременно горящими желтым и зеленым огнями (рис.1,г) и равенстве длин ЗУ и БУ, минимальное межпоездное расстояние составляет:
В условиях передачи кода «ж» в один БУ (рис.1,д) и равенстве длин ЗУ и БУ, создается минимальное межпоездное расстояние, равное:
На участках, оборудованных АЛСО, применение ЗУ обязательно, и при их длинах, равных длинам БУ трехзначной АБ, минимальное межпоездное расстояние составляет:
В случае подачи кода «ж» в два блок-участка и равенстве длин ЗУ длинам БУ, минимальное межпоездное расстояние становится равным:
При длинах ЗУ менее длин БУ, в процессе движения попутных пар поездов, минимальное межпоездное расстояние увеличивается на длину одного БУ. Поэтому при определении минимальных межпоездных интервалов необходимо использовать большее из двух межпоездных расстояний.
Следовательно, применение ЗУ, повышая безопасность движения, увеличивает минимально необходимые межпоездные расстояния, что снижает пропускную способность. В случае ложной занятости защитного участка загораются красные огни на двух соседних путевых светофорах, проследование которых с особой бдительностью и скоростью до 20 км/ч, увеличивая межпоездные интервалы, снижает пропускную способность тем более, чем длиннее блок-участки и поезда.
Поскольку любой способ определения длин «неподвижных» и «подвижных» БУ не обеспечивает выполнение условия (1), даже для расчетной пары поездов, (см. рис. 1,а), для движения попутных поездов при зеленом огне АЛС необходимо для всех «неподвижных» и «подвижных» БУ на участке выполнять условие (2). Оно требует, чтобы поезд 2, удаленный от поезда 1 попутной пары не менее, чем на минимальное межпоездное расстояние, не занимал БУ за очередным светофором с зеленым огнем (до светофора 10 включительно) ранее поступления в этот БУ кода зеленого огня:
(2)
где 
времени занятия вторым поезда БУ за очередным светофором (10) с зеленым огнем; 
затраты времени на проверку системой АЛС сохранения зеленого огня на локомотивном светофоре второго поезда; 
время 
освобождения первым поездом БУ перед очередным светофором с красным огнем (4); 
затраты времени на смену сигнальных показаний светофоров и кодов АЛСН в БУ между поездами 1 и 2.
На основе анализа сигнализации АБ и АЛС, а также информации дежурных по станциям и поездного диспетчера о предстоящих условиях пропуска по участку (станциях обгона или скрещения, стоянках и т.д.) машинисты при сближении поездов, снижая скорость второго поезда, получают возможность сокращать длительность индикации «желтый огонь» на локомотивном светофоре. При этом наиболее важны для машинистов знание мест расположения светофоров или сигнальных знаков, а также их видимость. К этому необходимо добавлять умение оценивать тяговые и тормозные свойства управляемого поезда, знание плана и профиля пути, особенностей конструкций пути и контактной сети, путевого развития станций, мест ограничений скорости, сигнализации светофоров и кодирования блок-участков.
В итоге, машинисты, при возможности снизить скорость, создают межпоездные расстояния (см. рис.1), которые включают количества БУ, необходимые для движения при зеленом огне АЛС.
Для определения длин «неподвижных БУ», исходя из расчетных тормозных путей, достаточно рассчитать максимальные тормозные пути одного поезда и использовать их при расстановке перегонных светофоров АБ и сигнальных знаков АЛСО. Перспективы увеличения расчетных тормозных путей сповышением скоростей поездов необходимо учитывать, создавая запасы длин «неподвижных БУ» на основе прогноза реконструкции инфраструктуры и модернизации подвижного состава.
Эти перспективы автоматически учитываются СИРДП с «подвижными БУ» [6], длины которых определяются, не по максимальному тормозному пути из всех категорий поездов, пропускаемых по участку, а оперативно рассчитываются для каждого поезда, движущегося в данные моменты времени. При расчетах необходимо учитывать эффективность торможения каждого поезда по результатам измерения достигаемого снижения скорости. Происходящее при этом сокращение длин «подвижных БУ», по сравнению с длинами «неподвижных», повышает пропускную способность.
Таким образом, система управления движением, учитывая тормозные и тяговые характеристики каждого поезда, должна оперативно пересчитывать длины «подвижных БУ», прогнозировать и передавать информацию о задаваемой скорости на локомотивные устройства. В этих условиях перспективы увеличения тормозных путей поездов легко учитываются посредством добавления новой информации в базу данных системы управления движением. Отсутствие, при этом, светофоров и сигнальных знаков снижает стоимость системы интервального регулирования движения поездов за счет исключения несовпадений мест их установки на однопутных линиях для движения в обоих направлениях и на двухпутных перегонах для движения по неправильному пути.
ОДНО ИСПРАВЛЕНИЕ РИС1.
Оставить только рисунок 1,а, убрать подпись и а) над ним.
Сохранить на рисунке 1 обозначение Граница блок-участка, а обознчения начало и конец ЗУ удалить.
Вместо формулы межпоездного расстояния над ним написать только
Lмпр и показать линией.
Рис. 1. Схема разграничения попутных поездов при односторонней трехзначной автоблокировке.
Многочисленные межпоездные и станционные интервалы, необходимые для разработки графиков движения поездов, определяют графисты-технологи. Для этого им необходимо знать: задаваемые количества поездов, пропускаемых по участку в разные периоды суток, дни недели, рабочие и нерабочие дни, зимой и летом. В периоды увеличения пригородных, дальних пассажирских и грузовых поездов используются уменьшенные межпоездные интервалы, вплоть до допускаемых условиями разграничения поездов, а в другие периоды интервалы увеличивают.
При малом количестве поездов в час межпоездные интервалы получаются равными разности моментов времени попутного отправления поездов и могут составлять десятки минут. Межпоездные интервалы приходится увеличивать, когда сближение поездов повлечет снижение скорости. Это необходимо при движении за поездом, прибывающим на станцию с остановкой, за пригородным поездом, имеющим остановки у пассажирских платформ, за тяжеловесными поездами на подъемах и т. д.
Короткие блок-участки поезда всех скоростных категорий имеют возможность проходить за разные, но минимальные промежутки времени. Использование этих интервалов при разработке графиков движения поездов создает резервы наличной пропускной способности. Резервы требуются в условиях пропуска по участку дополнительных поездов, которые обходят ремонтируемые диспетчерские участки, а также при движении с пониженными скоростями. Это происходит при двухстороннем движении по одному пути двухпутных участков во время ремонта другого пути, после окончания ремонта на данном пути до разрешения движения с установленной скоростью, а также при выдаче предупреждений о временном снижении установленных скоростей.
Следовательно, расставлять светофоры АБ и сигнальные знаки АЛСО, целесообразно только, исходя из расчетных тормозных путей. Эконмическая эффективность установки дополнительных светофоров и сигнальных знаков обосновывается значительной стоимостью сокращаемых поездо-часов проследования участков в обычных условиях и при ремонтных работах.
Рис. 2. Расстановка светофоров по тормозным путям ‘’и по кривой
скорости с засечками времени’.
ДАЛЕЕ ДВА СЛУЧАЯ ИСПРАВЛЕНИЙ, ИХ ТЕКСТЫПОДЧЕРКНУТЫ
По рис.2. Надо нарисовать пунктиром только тормозные пути и остатавить только Sтп с пунктиром на рисунке. Остальные линии показать непрерывными линиями разной толщины. Сделать одну ось ординат с существующими обозначениями. Справа оси указать только нечетные цифры времени, а слева только четные цифры скорости. От начала оси ординат построить линию времени хода грузового расчетного поезда tхпрг. На этой линии отметить точками два межпоездных интервала между центрами тяжести расчетного грузового поезда при трехблочном разграничении и расстановке светофоров по интервалу 6 мин и по тормозным путям. Соединить эти две точки на линии времени хода грузового поезда горизонтальными линиями с осью ординат, которые должны показать величины интервалов времени. Два интервала времени обозначить Iмпии и Iмпит , что означает межпоездной интервал расчетного грузового поезда при расстановке по интервалу и по тормозным путям.
Расстановка светофоров по тормозным путям (рис.2) представлена на примере двухпутного перегона с односторонней трехзначной АБ и АЛС, при скоростя пассажирских поездов 120 км/ч и грузовых – 80 км/ч. В результате тяговых расчетов установлено, что максимальные тормозные пути требуются для экстренного торможения от устройств АЛС пассажирским поездам, которые определили длины блок-участков.
Для рассматриваемого перегона наибольшее из минимальных межпоездных расстояний трехзначной АБ (рис. 2), включающее три БУ (Ч2-12, 12-10 и 10-8), необходимое для расчетных грузовых поездов, составляет Iмиг = 4,74 мин, а ля пассажирских – Iмип = 2,95 мин. рекомендуемые графистам-технологам межпоездные интервалы для грузовых и пассажирских поездов соответственно составят 5 мин и 3 мин.
Представленные в таблице 2 перегонные межпоездные интервалы рассчитаны в условиях движения расчетных грузовых поездов с максимальными скоростями, без остановок. Поэтому они равны минимальным значениям. Разработанная на основе тяговых расчетов, компьютерная методика определения межпоездных и станционных интервалов учитывает реальные скорости и остановки поездов на перегонах и станциях, включая графиковые и оперативно корректируемые станции обгона и скрещения. Поэтому рекомендуется использовать эту методику графистам-технологам при разработке нормативных графиков движения, а поездным диспетчерам – для оперативной корректировки нормативных графиков.
Рис. 3. Расстановка светофоров трехзначной АБ по тормозным путям.
ПО РИС,3
Надо нарисовать пунктиром только тормозные пути. Остальные линии показать непрерывными линиями разной толщины. Надо сделать одну ось ординат с надписями tхп, мин справа и Vхп км/ч слева, по двум сторонам оси. Цифры времени написать справа только нечетные, а у скорости оставить слева только четные, как есть. Длины поездов обозначить Lпп /2 и Lпг /2 (пассажирский грузовой).
Линию времени хода центра тяжести грузового поезда обозначить tхпг,
Отметить точку пересечения этой линии с линией центра тяжести грузового поезда 4,74 (неправильно показана на линии скорости грузового поезда). Соединить точку 4,74 линией параллельной оси абсцисс с осью ординат, которая должна показать время 4,74.
Надо построить линию времени хода пассажирского поезда tхпп, (под линией грузового), начло которой надо сдвинуть вправо, где будет ЦТ пассажирского. Уберите ноль с линии скорости пассажирского поезда и линию к нему.
Линия времени хода пассажирского поезда должна пересекаться с линией ЦТ пассажирского поезда, создавая точку 2,95. Уберите её с линии скорости пассажирского поезда и поставьте на линии времени хода. Соедините точку 2,95 линией с остью ординат, аналогично грузовому поезду.
ЭТО ВСЁ!!!
Наличная пропускная способность двухпутного перегона за час при автоблокировке определяется [3] по формуле:
(3)
где I мпр – наибольший минимальный для перегона (расчетный) межпоездной интервал между центрами тяжести поездов, для которых рассчитывается пропускная способность; tтех – затраты времени в сутки на ремонтно-восстановительные работы (150 мин); 
– коэффициент надежности технических средств (0,95).
Таблица 1. Результаты расчета пропускной способности двухпутного перегона за час при трехзначной АБ в зависимости от расчетного межпоездного интервала.
| Межпоездной интервал, мин | |||||||
| Пропускная способность, поездов/ч |
Зависимости расчетных межпоездных интервалов и пропускной способности рассматриваемого перегона в час от технического оснащения проектируемого участка представлены в таблице 2.
Таблица 2. Расчетные межпоездные интервалы и соответствующая им пропускная способность.
| Технические средства разграничения поездов | Минимальное количество блок-участков в разграничении поездов для движения при зеленом огне светофоров | Грузовой поезд межпоездной интервал/ пропускная способность | Пассажирский поезд межпоездной интервал/ пропускная способность |
| Трехзначная АБ с АЛС без ЗУ при скоростях поездов пассажирских120 км/ч и грузовых 80 км/ч | 3 блок-участка трехзначной АБ | 4,74/11 5,0/10 | 2,95/17 3,0/17 |
| Трехзначная АБ с АЛС и ЗУ при скоростях поездов пассажирских120 км/ч и грузовых 80 км/ч | 4 блок-участка трехзначной АБ | 6,06/8 6,0/8 | 3,83/13 4,0/13 |
| Трехзначная АБ с АЛС и ЗУ при скоростях поездов пассажирских140 км/ч и грузовых 90 км/ч | 4 блок-участка трехзначной АБ | 7,11/7 7,0/7 | 4,35/12 4,0/13 |
| Четырехзначная АБ с ЗУ, АЛС и подачей кода «ж» в один БУ при скоростях поездов пассажирских120 км/ч и грузовых 80 км/ч | 4 блок-участка четырехзначной АБ | 3,40/15 3,0/17 | 2,06/24 2,0/24 |
| Четырехзначная АБ с ЗУ, АЛС и подачей кода «ж» в два БУ при скоростях поездов пассажирских140 км/ч и грузовых 90 км/ч | 5 блок-участков четырехзначной АБ | 4,68/11 5,0/10 | 2,80/18 3,0/17 |
| АЛСО при подаче кода «ж» в один БУ и скоростях поездов пассажирских 120 км/ч и грузовых 80 км/ч | 4 блок-участка трехзначной АБ | 6,06/8 6,0/8 | 3,83/13 4,0/13 |
| АЛСО при подаче кода «ж» в два БУ и скоростях поездов пассажирских140 км/ч и грузовых 90 км/ч | 5блок-участков четырехзначной АБ | 4,68/11 5,0/10 | 2,80/18 3,0/17. |
Использование параллельных графиков движения в безобгонных зонах вынуждает организовывать движение всех поездов со скоростью самых медленных. Применение здесь непараллельных графиков движения пакетов поездов одинаковых скоростных категорий (конфигураций) [13], повышает скорости пакетов поездов. Это создает резервы времени, стабилизирующие выполнение нормативных графиков движения, и увеличивает пропускную способность. Определение длин блок-участков автоблокировки и подвижных блок-участков по тормозным путям, уменьшает межпоездные интервалы в конфигурациях поездов всех скоростных категорий, что дополнительно повышает пропускную способность безобгонных зон.
Заключение
В статье доказано, что определение длин блок-участков на основе расчетных межпоездных интервалов, снижает пропускную способность железнодорожных участков. Поэтому разрешенное правилами проектирования определение длин блок-участков на основе тормозных путей поездов только на двухпутных грузонапряженных линиях, следует применять при проектировании систем интервального регулирования движения поездов во всех случаях использования блок-участков. При этом, определять длины «неподвижных» блок-участков следует на основе максимальных тормозных путей поездов, а длины «подвижных» блок-участков – на основе оперативно рассчитываемых тормозных путей каждого поезда, проходящего по участку.
Библиографический список
1. Утвержден приказом Минтранса России № 205 от 06.07.2015. Министерство транспорта Российской Федерации. Свод правил. Железнодорожная автоматика и телемеханика. Правила проектирования. М.: 2015. – 176 с.
2. Руководящие указания по расстановке светофоров автоблокировки и определению длин блок-участков на линиях с АЛСО. 660301 (Гипротранссигналсвязь), 2003. – 32 с.
3. Воронин В.А. Защитный участок: элемент безопасности или пережиток прошлого? Железнодорожный транспорт. 2019. №3. С. 25–27.
4. Котенко А.Г., Грачев А.А., Шманёв Т.М. Регулирование движения поездов на пригородных участках / // Бюллетень результатов научных исследований. – 2017. – №3. – С.149-150.