docOst8-161 8. SYSTEM OCENY UKŁADÓW TOROWYCH – SOUT
download 
Reklamacja Transkrypt
Ost8-161 8. SYSTEM OCENY UKŁADÓW TOROWYCH – SOUT
8. System Oceny Układów Torowych – SOUT – narzędzie kształtowania efektywności wykorzystania sieci kolejowej (wg Wocha, 1986) 8. SYSTEM OCENY UKŁADÓW TOROWYCH – SOUT – NARZĘDZIE KSZTAŁTOWANIA EFEKTYWNOŚCI WYKORZYSTANIA SIECI KOLEJOWEJ (WG WOCHA, 1986) 8.1. Założenia informatyczne SOUT Długookresowe planowanie działalności eksploatacyjnej kolei ma na celu przygotowanie odpowiedniej zdolności przewozowej kolei, na którą składa się: przepustowość sieci kolejowej i zdolność przewozowa taboru. Spośród tych „składowych” zdolności przewozowej przepustowość sieci kolejowej ma znaczenie podstawowe, ponieważ od stopnia wykorzystania przepustowości sieci kolejowej zależy czas pobytu taboru w poszczególnych fazach technologicznych, a więc – zdolność obrotu taboru. W dalszym ciągu przedstawia się System Oceny Układów Torowych – SOUT, zrealizowany w drugiej połowie lat 70-tych w COBiRTK, będący narzędziem oceny efektywności rozwiązań rozwojowych i organizacyjnych wykorzystania sieci kolejowej. SOUT jest praktycznym wyrazem metod analizy przepustowości sieci opartych na teorii płynności ruchu. Przedstawienie SOUT ogranicza się dalej tylko do ogólnej struktury systemu oraz naszkicowania zakresu zastosowań. Przepustowość sieci kolejowej określona jest przez zbiór charakterystyk przepustowości jej składników. Podział sieci kolejowej na składniki nie jest jednoznaczny ze względu na jej złożoność. Najogólniej składniki sieci można podzielić na dwa rodzaje (ze względu na spełnianą funkcję): na służące do ruchu pociągów, oraz na służące do realizacji pozostałych funkcji technologicznych. Wśród składników służących do ruchu pociągów można wyodrębnić te, które służą przede wszystkim do jazdy pociągów, tj. szlaki i niektóre węzły torowe główne i tory stacyjne, służące również do postoju pociągów. Natomiast wśród składników pełniących inne niż ruch pociągów funkcje (funkcje te nazywać będzie specjalnymi, a układy realizujące te funkcje – układami specjalnymi), można na przykład wyodrębnić tory postojowe, kierunkowe, ładunkowe, itp. Dla pewnych rodzajów składników trudno przyporządkować jedną funkcję technologiczną (np. stacyjne węzły torowe), natomiast przy składnikach złożonych, takich jak na przykład stacja, odcinek linii, zawsze ma się do czynienia z kompleksem różnych funkcji technologicznych. Z drugiej strony składniki sieci kolejowej można podzielić na proste, realizujące pojedyncze funkcje technologiczne, oraz złożone, tj. kombinacje prostych składników. Podział ten jest również nieprecyzyjny ze względu na nieprecyzyjne określenie „pojedyncza funkcja technologiczna”. Na przykład praca rozrządowa może być traktowana raz jako jedna całość, innym razem jako złożenie wielu drobnych funkcji technologicznych. Zależy to od celu rozważań. Do rozważań przepustowości sieci kolejowej można wyodrębnić elementarne składniki sieci, tj. takie, z którymi można wiązać charakterystyki przepustowości. Należą do nich: odstępy torów szlakowych, tory stacyjne główne, węzły torowe i tory boczne. Ze względu na funkcje technologiczne ogólnie można powiedzieć, że odstępy torów szlakowych i tory stacyjne główne służą do ruchu pociągowego, węzły torowe do ruchu (pociągowego i manewrowego), natomiast tory boczne do funkcji specjalnych. Analiza przepustowości pojedynczych, elementarnych składników sieci jest w pewnych przypadkach bardzo prosta, jednak nie ma znaczenia praktycznego, bowiem ich przepustowość nie tylko zależy od minimalnego czasu zajęcia tych składników przez obsługiwane jednostki, ale również od możliwości obsługi przez następne i poprzednie składniki (w sensie kolejności technologicznej), jak również od ograniczeń czasu dyspozycyjnego tych składników biorących się z powiązania z równoległymi procesami. Innymi słowy przepustowość elementarnych składników sieci zależy również od powiązań technologicznych z innymi składnikami z otoczenia. Fakt ten skłania do analizy przepustowości złożonych składników Ost8-161 8. System Oceny Układów Torowych – SOUT – narzędzie kształtowania efektywności wykorzystania sieci kolejowej (wg Wocha, 1986) sieci. Połączenia elementarnych składników, które stanowią jednostki funkcjonalne ruchu nazywa się podstawowymi składnikami sieci. Klasyfikację tę przedstawia rys. 7.1. ELEMENTARNE SKŁADNIKI SIECI TORY SZLAKOWE TORY GŁÓWNE WĘZŁY TOROWE TORY BOCZNE PODSTAWOWE SKŁADNIKI SIECI UKŁADY SPECJALNE O POJEDYNCZYCH FUNKCJACH TECHNOLOGICZNYCH POSTERUNKI RUCHU GŁÓWNE SKŁADNIKI SIECI STACJE I POSTERUNKI ODGAŁĘŹNE ODCINKI LINII UKŁADY SPECJALNE O ZŁOŻONYCH FUNKCJACH TECHNOLOGICZNYCH ZAGREGOWANE SKŁADNIKI SIECI LINIE KOLEJOWE WĘZŁY KOLEJOWE MAKSYMALNIE ZAGREGOWANE SKŁADNIKI SIECI CIĄGI PRZEWOZOWE ruch pociągowy funkcje specjalne Rys. 8.1. Klasyfikacja składników sieci kolejowej Do podstawowych składników sieci należą posterunki ruchu (ściślej należałoby je określić jako układy elementarnych składników, zarządzane przez jeden posterunek ruchu) oraz układy specjalne o pojedynczych funkcjach technologicznych, jako kombinacje torów bocznych i czasem węzłów torowych (np. grupa przyjazdowa stacji rozrządowej). Z kolei przepustowość podstawowych składników zależy nie tylko od ich struktury i charakterystyk elementarnych składników, ale również od otoczenia, w jakim funkcjonują. Analiza tych powiązań doprowadza do większych składników, nazywanych na rysunku 8.1 głównymi składnikami sieci. Zalicza się do nich odcinki ustalonych potoków ruchu, a więc sekwencje posterunków ruchu (inaczej – szlaki i stacje pośrednie), stacje węzłowe i posterunki Ost8-162 8. System Oceny Układów Torowych – SOUT – narzędzie kształtowania efektywności wykorzystania sieci kolejowej (wg Wocha, 1986) odgałęźne oraz układy specjalne o złożonych funkcjach technologicznych (np. stacje rozrządowe, ładunkowe, postojowe, itp.) Główne składniki sieci stanowią najmniejsze jednostki w rozważaniach organizacji sieci, a więc w rozważaniach w skali makro. Stąd przepustowość sieci kolejowej ma sens praktyczny dopiero jako zbiór charakterystyk przepustowości głównych składników sieci. Złożoność sieci kolejowej wyraża się liczbą głównych składników. W wielu wypadkach złożoność sieci zmusza do pomijania pewnych elementów dla skupienia uwagi na najbardziej istotnych, zwłaszcza, gdy sieć jest bardzo złożona i liczba charakterystyk przepustowości jest duża. W takich wypadkach pewne odcinki ustalonych potoków, stacje i posterunki odgałęźne wraz z np. z układami rozrządowymi traktuje się jako jedną funkcjonalną całość, tzn. jako węzeł kolejowy. Prowadzi to również do agregacji danych przepustowościowych. Z tego powodu składniki te nazywa się zagregowanymi. Sieć kolejowa w takich wypadkach składa się z dwóch rodzajów elementów: linii i węzłów kolejowych. Wreszcie do bardzo ogólnych rozważań, w których eksponowanie pracy węzłów kolejowych nie jest istotne, można dokonać jeszcze jednej agregacji, otrzymując maksymalnie zagregowane składniki sieci, tzn. ciągi przewozowe (rys. 8.1). Przepustowość ciągów przewozowych jest wtedy sekwencją charakterystyk przepustowości linii. Najistotniejsze znaczenie wśród charakterystyk przepustowości sieci kolejowej mają charakterystyki przepustowości głównych składników, jako najmniejsze jednostki funkcjonalne organizacji ruchu. Charakterystyki podstawowych, czy czasem elementarnych składników, mają znaczenie jedynie porządkowe, tzn. pozwalają uszeregować je od najbardziej do najmniej krytycznego. Fakt ten nabiera istotnego znaczenia praktycznego dopiero w zagadnieniach modernizacji sieci, w których takie uporządkowanie pozwala szybko określić nakłady na modernizację sieci. Nie sposób jednak określić bezpośrednio charakterystyk przepustowości głównych, a tym bardziej zagregowanych, składników sieci bez rozważań ich szczegółowej struktury. I tu leży istota problemów oceny przepustowości sieci kolejowej – aby uzyskać praktyczne wyniki, należy umieć modelować wzajemne powiązania składników, a z drugiej strony należy umieć przetwarzać wielkie zbiory danych technicznych opisujących te złożone struktury. A więc jest to kompleks problemów modelowania ruchu i przetwarzania danych. Dla przykładu, szczegółowy opis jednej linii może składać się z kilkudziesięciu tysięcy danych prostych. Aby uzyskać charakterystyki przepustowości linii należy przetworzyć jeszcze więcej danych, z uwagi na zbiory pośrednie (czasem rzędu kilku milionów danych prostych, zależy to od stosowanych technik obliczeń). W każdym razie, aby uzyskać ocenę przepustowości ciągów przewozowych wyrażającą się sekwencją charakterystyk przepustowości jej linii należy przedtem uzyskać charakterystyki wszystkich głównych składników, a to z kolei wymaga rozważań wszystkich podstawowych i elementarnych składników. W całym tym procesie można rozróżnić dwie fazy. Do momentu uzyskania charakterystyk głównych składników ma się do czynienia z rozszerzaniem zakresu rozważań, tzn. coraz większą liczbą danych. Po uzyskaniu charakterystyk głównych składników ma się do czynienia z agregacją danych, tzn. ze zmniejszaniem liczby danych. Innymi słowy, w celu określenia przepustowości głównych składników sieci dodaje się do rozważań nowe powiązania składników, natomiast w celu uzyskania charakterystyk przepustowości większych składników sieci ujmuje się mniej istotne związki (agregacja). Stwierdzenie tego faktu ma bardzo ważne znaczenie metodyczne, bowiem precyzuje cel analiz przepustowościowych – określenie przepustowości głównych składników sieci z uwzględnieniem wzajemnych powiązań tych składników. System Oceny Układów Torowych zorientowany jest na zagadnienia rozwoju sieci i projektowanie organizacji ruchu. Z informatycznego punktu widzenia SOUT jest systemem obliczeń inżynierskich z zakresu przepustowości elementów sieci kolejowej oraz Ost8-163 8. System Oceny Układów Torowych – SOUT – narzędzie kształtowania efektywności wykorzystania sieci kolejowej (wg Wocha, 1986) jednocześnie, jest systemem zarządzania bazą danych techniczno-ruchowych okręgu kolejowego. Ta podwójna rola SOUT, wynikająca ze specyfiki obliczeń przepustowości, sprawia że system jest bardzo złożony, obejmuje bowiem szeroki zakres tematyczny danych i spełnia wiele funkcji. Ogólnie funkcje SOUT dzieli się na dwa rodzaje: utrzymania bazy danych oraz użytkowe. Oprócz wielu funkcji utrzymania bazy danych SOUT spełnia pięć podstawowych funkcji użytkowych: 0. Obliczanie przepustowości i optymalnych rozwiązań drogowych dowolnych układów (funkcja złożona); 1. Zakładanie i aktualizacja map przepustowości – MAPA; 2. Zakładanie i aktualizacja norm technologicznych stacji rozrządowych – NORT; 3. Zakładanie i aktualizacja kartoteki ocen strat przepustowości dla planowania zamknięć torów – KOS; 4. Zakładanie i aktualizacja map awaryjności sieci NET. Ilustracje ogólnej struktury systemu z podkreśleniem tylko funkcji użytkowych przedstawia rys. 8.2. Obliczenia przepustowości i optymalnych rozwiązań drogowych (tor, sieć trakcyjna, uzrk) dowolnych układów są podstawową funkcją użytkową systemu określaną jako pojedyncze obliczenia przepustowości, dotyczące podstawowych układów takich jak posterunki odgałęźne, stacje węzłowe oraz stacje rozrządowe. W dotychczasowej praktyce zwykło się uważać, że tego rodzaju obliczenia wyczerpują potrzeby analiz przepustowości, które występują w problematyce sieci kolejowej. Ta niska skala potrzeb, jakby można ją określić w zakresie analiz przepustowości, wynika z przyczyn „historycznych”. Tradycyjne metody oceny przepustowości mają bardzo ograniczony zakres zastosowań z powodu ich dużej niedoskonałości. Potrzeby głębszych, a jednocześnie szerszych analiz przepustowości sieci kolejowej gwałtownie rosną w miarę wzrostu gęstości sieci i jej złożoności. Dla sieci z dużą liczbą punktów węzłowych, w których nakładają się potoki bardzo różnorodnego ruchu lub dla stacji rozrządowych z wymuszoną dużą nierównomiernością pracy potrzebne są wyrafinowane metody przepustowości uwzględniające realne warunki eksploatacji, czego za pomocą tradycyjnych metod nie można uzyskać. Stąd, jako „sprzężenie zwrotne” bierze się „niska skala potrzeb” w zakresie analiz przepustowości. Potrzeby w tym zakresie stają się coraz bardziej widoczne w miarę intensyfikacji wykorzystania sieci. Nie zawsze przyczyny trudności eksploatacyjnych dają się w prosty sposób ustalić. Sądzi się często, że podstawową przyczyną braku potrzebnej zdolności przewozowej jest brak taboru. Tak na ogół jest, jednak trzeba liczyć się z faktem, że im większy jest stopień wykorzystania sieci, tym większy wzrost strat obrotu taboru w miarę zwiększania się ilości ruchu. O ile przy niskim wykorzystaniu sieci straty obrotu taboru z powodu kolizyjności ruchu są na ogół nieistotne, to przy wysokim wykorzystaniu sieci mogą być bardzo poważne – liczące się w działalności strategicznej. Głębokie i szerokie analizy struktury przepustowości sieci wymagają masowych obliczeń przepustowości dotyczących jej podstawowych elementów. Obrazu struktury przepustowości sieci, zd względu na wzajemne uzależnienie jej składników, nie otrzyma się przez proste złożenie charakterystyk jej składników. Charakterystyki te wymagają odpowiedniej (w zależności od potrzeb) agregacji, aby miały służyć do celów praktycznych, zważywszy, że dane o przepustowości poszczególnych drobnych składników sieci, np. dla sieci jednego okręgu kolejowego mogą składać się z kilkuset tysięcy danych prostych. Ze względu na wielkość i złożoność zbiorów charakterystyk przepustowości sieci w masowych obliczeniach, w stosunku do pojedynczych obliczeń, występuje nowa jakość problemów, które w SOUT rozwiązano dzięki zautomatyzowaniu procesu przygotowania danych do obliczeń – obliczeń przepustowości – oraz archiwowaniu tych danych. Zewnętrzną, użytkową formą prezentacji wyników masowych obliczeń przepustowości sieci są mapy przepustowości Ost8-164 8. System Oceny Układów Torowych – SOUT – narzędzie kształtowania efektywności wykorzystania sieci kolejowej (wg Wocha, 1986) SYSTEM SOUT PODSYSTEMY POS PAS ARB UBR KOS NET przepustowościowe obliczenia symulacyjne archiwum obliczeń zakładanie i utrzymanie bazy danych wykorzystanie archiwum gospodarka kartoteką do planowania zamknięć torowych gospodarka kartoteką awaryjności sieci UŻYTKOWE JEDNOSTKI FUNKCJONALNE AUTOMATYCZNE OBLICZENIA PRZEPUSTOWOŚCI POJEDYNCZYCH UKŁADÓW POS4 POS5 POS6 POS7 posterunków odgałęźnych posterunków stacyjnych przyjmowania i rozrządzania wyprawiania pociągów KARTOTEKA DANYCH PRZEPUSTOWOŚCIOWYCH MAPA POJEDYNCZE NORT KOS2 MASOWE OBLICZENIA PRZEPUSTOWOŚCI F1 F0 wykorzystanie utrzymanie Rys. 8. 2. Funkcje użytkowe SOUT Ost8-165 F2 F3 NET2 8. System Oceny Układów Torowych – SOUT – narzędzie kształtowania efektywności wykorzystania sieci kolejowej (wg Wocha, 1986) przedstawiające na różnych poziomach szczegółowości obok struktury przepustowości, również strukturę stopni wykorzystania poszczególnych składników sieci. Podstawową rolę wśród różnych map przepustowości SOUT odgrywają mapy obrazujące przepustowość i jej stopień wykorzystania dla istniejącej struktury ruchu. Mapy te sporządzane i aktualizowane są w ramach funkcji MAPA. Punktem wyjścia do sporządzenia tego rodzaju map są wyniki obliczeń przepustowości wszystkich posterunków ruchu, uwzględniające szczegółową strukturę układów torowych oraz szczegółową strukturę potoków ruchu. Z każdej analizy przepustowości podstawowego układu otrzymuje się obszerne i złożone zbiory danych o kolizyjności układu, stratach czasu z powodu tej kolizyjności oraz o przepustowości. Wyniki obliczeń przepustowości dla poszczególnych posterunków ruchu można określić jako poziom zerowy map przepustowości. Natomiast poziom pierwszy tworzą tzw. Mapy przepustowości drkp, które zawierają informacje o przepustowości i stopniu wykorzystania szlaków określonego rejonu sieci. Odwzorowanie sieci na mapach drkp nie ujmuje już szczegółowej struktury węzłów torowych i stacji. Następny poziom – drugi – agregacji danych o przepustownści i jej stopniu wykorzystania, to mapy dokp, dla których podstawowymi elementami odwzorowania sieci są tzw. Główne składniki sieci, tzn. odcinki i stacje. Trzeci poziom agregacji stanowią mapy zawierające charakterystyki głównych linii czy wybranych ciągów przewozowych, poziom ten nazywa się agregacją sieciową. Istotną cechą map przepustowości SOUT z użytecznego punktu widzenia są wzajemne powiązania charakterystyk przepustowości i stopnia wykorzystania tego hierarchicznego układu, pozwalające szybko uporządkować poszczególne składniki sieci wg stopnia wykorzystania lub poziomu rezerw przepustowości, co w zagadnieniach rozwoju sieci ma kapitalne znaczenie. Zakres tematyczny i strukturę map przepustowości ilustruje rys. 8.3. ZAKRES MAPY MAPA DRKP MAPA DOKP MAPA PKP ZAWARTOŚĆ MAPY CHARAKTERYSTYKI PRZEPUSTOWOŚCI I OBCIĄŻENIA POSTERUNKÓW RUCHU; KRYTYCZNE ELEMENTARNE SKŁADNIKI SIECI; OBCIĄŻENIE A PRZELOTNOŚĆ ODCINKÓW LINII CHARAKTERYSTYKI PRZEPUSTOWOŚCI I OBCIĄŻENIA STACJI WĘZŁOWYCH I ROZRZĄDOWYCH, KRYTYCZNE PODSTAWOWE SKŁADNIKI SIECI, OBCIĄŻENIE A PRZEPUSTOWOŚĆ LINII CHARAKTERYSTYKI PRZEPUSTOWOŚCI I OBCIĄŻENIA WĘZŁÓW KOLEJOWYCH, KRYTYCZNE GŁÓWNE SKŁADNIKI SIECI OBCIĄŻENIE A PRZEPUSTOWOŚĆ CIĄGÓW PRZEWOZOWYCH Rys. 8. 3. Hierarchia map przepustowości SOUT Aktualizacja norm technologicznych stacji rozrządowych – realizowana w ramach funkcji użytkowej NORT oprócz charakterystyk zdolności przeróbczej stacji daje możliwość oceny czasu pobytu wagonów na stacjach rozrządowych w rozbiciu na poszczególne fazy technologiczne. Trzecią funkcją użytkową polegającą na masowych obliczeniach przepustowości jest aktualizacja i użytkowanie Kartoteki Ocen Strat przepustowości z powodu wyłączeń torów – KOS. Z założenia podsystem KOS ma służyć planowaniu zamknięć torów. Formą zewnętrzną kartotek przepustowości KOS są mapy przepustowości i stopnia jej wykorzystania dla sieci Ost8-167 8. System Oceny Układów Torowych – SOUT – narzędzie kształtowania efektywności wykorzystania sieci kolejowej (wg Wocha, 1986) zdegenerowanej. Mapy te łącznie z mapami dla normalnych warunków pozwalają planować ruch podczas wyłączeń torów, jak również pozwalają uwzględniać podczas programowania rozwoju sieci potrzeby utrzymania sieci. Ostatnia funkcja użytkowa SOUT – zakładanie i aktualizacja map awaryjności sieci – NET nie dotyczy bezpośrednio obliczeń przepustowości. Mapy awaryjności z założenia przeznaczone są do śledzenia w cyklu średnio i długookresowym struktury przestrzennej i rodzajowej awarii ruchowych dla racjonalnej działalności rozwojowej w dziedzinie niezawodności sieci kolejowej. W zestawieniu z kartotekami przepustowości z poprzednich funkcji mapy awaryjności mają wspomagać kształtowanie właściwej rezerwy technicznej przepustowości sieci. Łącznie wszystkie funkcje użytkowe SOUT służą do wspomagania działalności rozwojowej w zakresie wykorzystania sieci. SOUT jako narzędzie programowania rozwoju sieci kolejowej jest najefektowniejszym zakresem zastosowań systemu. Dotychczas bowiem w tej dziedzinie brak było zupełnie naukowych, tzn. obiektywnych, a zarazem skutecznych, tzn. praktycznych metod podejmowania decyzji i rozwoju sieci kolejowej. Hierarchiczne kartoteki przepustowości SOUT pozwalają przygotować podjęcie decyzji o budowie nowej linii kolejowej, jak również mogą być wykorzystane do przygotowania decyzji o rozbudowie stacji, o przebudowie węzła torowego, o konstrukcji nowych urządzeń zrk itp., a więc – zarówno w skali makro jak i w skali mikro problematyki rozwojowej sieci. Zmiana dotycząca elementarnych składników sieci, wobec powiązania informacyjnego tych hierarchicznych kartotek, może być obserwowana na poziomie zagregowanych, dużych składników sieci: np. można odpowiedzieć szybko na pytanie czy i w jakim stopniu instalacja nowych urządzeń zrk na jednym torze szlakowym wpłynie na charakterystyki przepustowości linii kolejowej, w której skład wchodzi rozważany tor. Są to istotne walory użytkowe SOUT, bowiem pozwalają szybko oceniać różne warianty rozwoju i modernizacji sieci, a więc pozwalają na uzyskanie optymalnej alokacji inwestycji. Drugim zakresem zastosowań SOUT jest projektowanie organizacji ruchu lub programowanie eksploatacji sieci, tj. kształtowanie struktury obciążenia ruchowego poszczególnych składników sieci. Dla sieci gęstych, tzn. z wieloma możliwościami mniej więcej równoważnych połączeń pod względem odległości par punktów węzłowych, powstaje problem rozdziału ruchu na wszystkie możliwe połączenia. Należy w tym miejscu zwrócić uwagę, że w przypadkach wzrostu intensywności eksploatacji niektórych składników sieci wzrasta liczba składników wariantowych, które mogą przejąć część obciążenia ze składników intensywnie eksploatowanych, ponieważ w miarę wzrostu intensywności eksploatacji składnika sieci wydłuża się czas obsługi przez ten składnik. W przypadkach znacznych strat czasu charakterystycznych dla składników przeciążonych może opłacać się np. przerzucenie ruchu na połączenie dłuższe w sensie odległości, lecz krótsze pod względem czasu. Tak więc problem rozdziału ruchu na sieć staje się istotny dopiero dla gęstych oraz intensywnie eksploatowanych sieci. Jeżeli chodzi o istniejącą organizację ruchu, to nawet dla rejonów gęstej i przeciążonej sieci, nie sądzi się, aby można było uzyskać lepszą strukturę obciążenia, jako że istniejąca organizacja ruchu jest efektem wieloletniego procesu ulepszania tej struktury. Dopiero w sytuacjach pojawienia się nowych generatorów ruchu, tzn. nowych potoków ruchu lub okresowego znacznego zmniejszenia przepustowości pewnych ciągów, np. spowodowanego naprawą główną linii, lub też wprowadzenia do eksploatacji nowej linii, stają się istotne problemy organizacji ruchu w nowych warunkach. Są to przede wszystkim zagadnienia programowania tzn. długookresowego planowania. Można by je określić jako problemy programowania eksploatacji dla podkreślenia ścisłego związku z programowaniem rozwoju sieci. Programowanie rozwoju sieci oraz programowanie eksploatacji sieci stanowią podstawowe dziedziny zastosowań SOUT, dla których przeznaczone są funkcje użytkowe Ost8-168 8. System Oceny Układów Torowych – SOUT – narzędzie kształtowania efektywności wykorzystania sieci kolejowej (wg Wocha, 1986) 1÷5, tzn. mapy przepustowości i awaryjności sieci. Oprócz tych dziedzin, związanych z działalnością długookresową oraz sieciową skalą rozważań, SOUT jest również urządzeniem projektowania optymalnych układów torowych jak również – optymalnej struktury obciążenia w skali mikro, tzn. dotyczącej pojedynczych składników sieci. Dla tych zagadnień przeznaczona jest funkcja PO, którą poprzednio określono jako – pojedyncze obliczenia przepustowości. W ramach tej funkcji można również wyznaczyć optymalne rozwiązania układów torowych lub właściwego (optymalnego) wyposażenia stacji rozrządowej itp. Problem projektowania organizacji ruchu w tej skali może np. wynikać z potrzeby sprawdzenia kilku wariantów założeń do organizacji ruchu podczas zamknięć torowych. Podobnie, jak w przypadku programowania eksploatacji zagadnienie projektowania organizacji ruchu praktycznie występuje w rejonach gęstej i intensywnie eksploatowanej sieci. 8.2. Przykłady wymiarowania składników sieci kolejowej W celu ilustracji poprzednich rozważań dotyczących programowania rozwoju sieci w dalszym ciągu przedstawia się przykłady zastosowania prezentowanych metod, znajdujących swój wyraz praktyczny w systemie oceny układów torowych – SOUT. W praktyce problemy programowania rozwoju sieci charakteryzują się dużą złożonością, zwłaszcza dotyczące skali makro, tak że szczegółowe przedstawienie jednego przykładu wymiarowania sieci wymaga wiele miejsca. Z tego względu przykłady wymiarowania dotyczyć tutaj muszą tylko pojedynczych układów podstawowych. W jakimś stopniu przykłady te mogą również ilustrować sytuacje wymiarowania sieci, tj. problemy skali makro programowania rozwoju, jednak głównie trzeba odwoływać się tu do wyobraźni. Aby ułatwić ten proces na wstępie przedstawia się maksymalnie uproszczony przykład zagadnienia wymiarowania skali makro. W praktyce wymiarowania sieci zawsze wychodzi się z analizy wykorzystania istniejących składników sieci, które stanowią niejako „zerowy” wariant rozwoju. Wstępne założenia do programowania rozwoju sieci określane są zazwyczaj jako dodatkowe obciążenie ruchowe w stosunku do istniejącego. Rozważmy fikcyjny ciąg przewozowy Katowice – Wrocław, który powinien przyjąć dodatkowo ruch 20 par pociągów towarowych na dobę. Na rys. 8.4 przedstawiono strukturę stopnia wykorzystania przepustowości optymalnej w sensie płynności ruchu tego ciągu, uwzględniającą już dodatkowe obciążenie. Z analizy stopnia wykorzystania przepustowości ciągu Katowice – Wrocław wynika, że poza linią Katowice – Gliwice pozostałe linie mogą przyjąć dodatkowe obciążenie. Tak, więc dalsze rozważania można ograniczyć do linii Katowice – Gliwice. Do tego celu konieczne jest bardziej szczegółowe od poprzedniego przedstawienie struktury wykorzystania przepustowości tej linii, co wyraża rys. 8.5. Analiza struktury wykorzystania przepustowości linii Katowice – Gliwice (rys. 8.5) ogranicza dalsze rozważania do krytycznego odcinka Katowice – Mikołów, a więc znów należy głębiej wniknąć w strukturę wykorzystania przepustowości tego odcinka. Do tego celu służy rys. 8.6. Krytycznym składnikiem odcinka linii Katowice – Mikołów okazuje się szlak Sępolno – Mikołów. Ograniczenie przepustowości szlaku Sępolno – Mikołów pochodzi z rozważań przepustowości posterunku odgałęźnego Sępolno, co zaznaczone zostało na rys. 8.6 (tzn., że ograniczenie przepustowości szlaku Sępolno – Mikołów rozważanego jako składnik rejonu posterunku Sępolno). Przypuśćmy, że rejon stacji Mikołów może obsłużyć dodatkowo 20 par pociągów towarowych na dobę, tak że jedynym ograniczeniem przepustowości ciągu przewozowego Katowice – Wrocław okazuje się rejon posterunku odgałęźnego Sępolno. Ost8-169 40 -14 -14 40 -20 20 Wrocław Opole Żywiec Rybnik Bielsko Gliwice Katowice 8. System Oceny Układów Torowych – SOUT – narzędzie kształtowania efektywności wykorzystania sieci kolejowej (wg Wocha, 1986) 20 35 20 20 30 20 35 50 - przeciążenie - rezerwa przepustowości -14 -14 20 30 15 -15 15 20 30 Gliwice 40 10 Zabrze Wyry Mikołów Katowice Rys. 8.4. Struktura stopnia wykorzystania przepustowości optymalnej ciągu przewozowego Katowice – Wrocław (fragment mapy przepustowości w agregacji sieciowej 20 17 - przeciążenie - rezerwa przepustowości Rys. 8.5. Struktura stopnia wykorzystania przepustowości optymalnej linii Katowice – Gliwice (fragment mapy przepustowości w agregacji okręgowej) Sformułowanie powyższego wniosku wymaga, jak widać głębokiego wnikania w strukturę wykorzystania przepustowości rozważanego ciągu przewozowego. Wyodrębnienie różnych poziomów agregacji opisu struktury wykorzystania przepustowości ułatwia poruszanie się w tym złożonym opisie. Rys. 8.4 jest ilustracją maksymalnego stopnia agregacji charakterystyk przepustowości – w systemie oceny układów torowych ten poziom szczegółowości wyrażają tzw. Mapy przepustowości w agregacji sieciowej (patrz rys. 8.3); rys. 8.5 odzwierciedla stopień szczegółowości map przepustowości SOUT w agregacji okręgowej (dokp), natomiast rys. 8.6 – w agregacji rejonowej (drkp). Hierarchiczny układ map przepustowości pozwala na szybką ocenę rzędu niezbędnych nakładów inwestycyjnych na podniesienie przepustowości sieci. Zważywszy, że powyższy przykład ze względów poglądowych ogranicza się tylko do jednego krytycznego układu podstawowego, tzn., że w Ost8-170 8. System Oceny Układów Torowych – SOUT – narzędzie kształtowania efektywności wykorzystania sieci kolejowej (wg Wocha, 1986) praktyce zamiast prostej „ścieżki” do określania krytycznych składników mogą wystąpić rozbudowane „drzewa” prowadzące do dużej liczby składników krytycznych, szybkość analizy struktury przepustowości ma nie tylko techniczne znaczenie, ale stwarza nową jakość ze względu na możliwości przeanalizowania dużej liczby wariantów wraz z uwzględnieniem wszystkich uzależnień sieciowych poszczególnych składników. MIKOŁÓW 56 70 20 50 56 70 20 50 56 70 20 50 56 70 20 50 30 20 50 50 SĘPOLNO 30 20 50 50 MACZKI 106 120 40 80 106 120 40 80 KATOWICE - krytyczny posterunek ruchu 106 - charakterystyka odcinkowa 106 - charakterystyka szlakowa liczba tras pociągów towarowych liczba tras pociągów pasażerskich liczba tras ogółem przepustowość optymalna Rys. 8.6. Struktura przepustowości i obciążenia odcinka Katowice – Mikołów (fragment mapy przepustowości w agregacji okręgowej Ost8-171 8. System Oceny Układów Torowych – SOUT – narzędzie kształtowania efektywności wykorzystania sieci kolejowej (wg Wocha, 1986) 20 30 SĘPOLNO 3700 2 3200 Katowice 1 3700 20 30 20 30 intensywność ruchu źródła 1 3200 4 4 6 6 4000 2 1 3 3 Mikołów 4000 2 5000 4 2 30 5000 20 5 Długość odstępu szlakowego [m] 6 Maczki Rys. 8.7. Schemat struktury technicznej i ruchowej posterunku odgałęźnego SĘPOLNO. Po określeniu krytycznych podstawowych układów sieci można przystąpić do drugiego etapu rozważań – formułowania założeń rozwojowych. Kontynuując poprzedni przykład – drugi etap rozważań dotyczy sformułowania założeń rozwojowych rejonu posterunku odgałęźnego Sępolno, który powinien dodatkowo obsłużyć 20 par pociągów towarowych na dobę na odcinku Katowice – Mikołów. Zakłada się, że charakterystyki dodatkowego obciążenia są takie same, jak charakterystyki dotychczasowego ruchu towarowego na tym odcinku, tzn. nie zmieniają się prędkości techniczne pociągów, od których zależy czas obciążenia elementarnych składników sieci oraz nie zmieniają się wagi priorytetów pociągów poszczególnych kategorii. Na rys. 8.7 przedstawiony jest schemat układu torowego i wyjściowego obciążenia ruchowego rejonu posterunku odgałęźnego Sępolno. Oprócz założeń ujętych na rys. 8.7 do sformułowania opisu modelu symulacyjnego konieczne są dane o sposobie zapowiadania pociągów między sąsiednimi posterunkami, dane o klasie urządzeń zabezpieczenia ruchu rozważanego posterunku oraz dane o charakterystykach ruchowych pociągów poszczególnych kategorii. Do obliczeń przepustowości, których wyniki przedstawione zostały na rys. 8.6 założono, że posterunek odgałęźny Sępolno wyposażony jest w przekaźnikowe urządzenia zabezpieczenia ruchu, a średnia długość drogi przejazdu (semafor wjazdowy – miejsce zwolnienia posterunku) wynosi 500 m. W kierunkach Katowice – Mikołów ruch zabezpiecza blokada półsamoczynna, natomiast w kierunku Maczki ruch prowadzony jest poprzez telefoniczne zapowiadanie. Prędkości pociągów pasażerskich w rejonie posterunku Sępolno są rzędu 80 ÷ 100 km/h, a towarowych 40 ÷ 60 km/h. Do następnych posterunków nie są przewidywane postoje pociągów. Pociągi pasażerskie są całkowicie uprzywilejowane w stosunku do pociągów towarowych. Między pociągami pasażerskimi i towarowymi z osobna nie różnicuje się priorytetów. Zestawienie powyższych założeń w odpowiedniej formie stanowi tzw. opis technologiczno-ruchowy rejonu posterunku odgałęźnego, który jest następnie automatycznie (tzn. za pomocą programu komputerowego), kontrolowany i przetwarzany na opis modelu symulacyjnego zawierający: - parametry globalne (liczba źródeł ruchu, liczba kategorii pociągów i inne), Ost8-172 8. System Oceny Układów Torowych – SOUT – narzędzie kształtowania efektywności wykorzystania sieci kolejowej (wg Wocha, 1986) - opis źródeł zawierający minimalne odstępy czasu między kolejnymi zgłoszeniami pociągów oraz liczby kategorii pociągów, - obciążenie, tj. intensywności zgłoszeń pociągów poszczególnych kategorii, - macierz zależności wyrażająca czas wykluczania się ruchu poszczególnych kategorii, - wagi priorytetów poszczególnych kategorii. Powyższe dane wraz z danymi sterującymi obliczeniami stanowią dane wejściowe do programu wymiarowania układu, wyznaczającego optymalne obciążenie w sensie płynności ruchu na podstawie zbadania płynności ruchu dla różnych wariantów obciążenia przy zadanych ograniczeniach. Na tablicy 8.8 przedstawiono wydruk końcowy zawierający dane wejściowe i wyniki obliczeń przepustowości dla jednego z wariantów rozwoju struktury technicznej posterunku Sępolno komentowanego w dalszym ciągu. Do formułowania koncepcji rozwojowych rejonu posterunku odgałęźnego Sępolno pożyteczne są charakterystyki kolizyjności poszczególnych potoków ruchu, takie jak estymatory prawdopodobieństwa regulacji, średniej straty czasu, średniej kolejki, które zawierają szczegółowe informacje o strukturze kolizyjności, co pozwala na zlokalizowanie najistotniejszych przyczyn kolizyjności, a w efekcie – ograniczeń przepustowości; jest to najniższy poziom zestawień charakterystyk przepustowości – bardziej szczegółowy od map w agregacji rejonowej (rys. 8.6). Na tablicy 8.9 zamieszczono wydruk pośredni zawierający charakterystyki kolizyjności poszczególnych potoków dla ustalonego obciążenia ruchowego. W ramach jednego przebiegu programu wymiarującego można otrzymać w miarę potrzeby kilkadziesiąt takich wydruków, co pozwala głęboko wniknąć w przyczyny kolizyjności, a w konsekwencji pozwala wybrać właściwe kierunki rozwoju układu. Generalnie rzecz biorąc, w posterunku Sępolno występują jak w każdym posterunku odgałęźnym, dwa rodzaje kolizji ruchowych między różnymi potokami: kolizje włączania się do potoku oraz kolizje krzyżowania się potoków. Nawet w tak prostym układzie jak posterunek Sępolno nie można ściśle rozdzielić wpływu na globalną kolizyjność kolizji poszczególnych rodzajów, bowiem pewne kategorie pociągów mogą ulegać kolizjom obydwu rodzajów. Niemniej porównując kolizyjność pociągów źródła 1, które mogą ulegać tylko kolizjom krzyżowania, z kolizyjnością pozostałych potoków można stwierdzić, że kolizyjność Ost8-173 8. System Oceny Układów Torowych – SOUT – narzędzie kształtowania efektywności wykorzystania sieci kolejowej (wg Wocha, 1986) SOUT – DW – WT – 1.4 – 02 WYNIKI WYMIAROWANIA WĘZŁA TOROWEGO SW44 SOUT OCENA OPTYMALNEGO WĘZŁA POD WZGLĘDEM PŁYNNOŚCI RUCHU DANE WEJŚCIOWE PODG SĘPOLNO LICZBA ŹRÓDEŁ – 3 LICZBA KATEGORII POCIĄGÓW – 8 KPN – 4 KG – 10 OPIS ŹRÓDEŁ MINIMALNE ODSTĘPY: 2.1 2.1 2.3 LICZBY KATEGORII: 4 2 2 OBCIĄŻENIE 20 30 20 30 20 30 20 30 MACIERZ ZALEŻNOŚCI 2.1 2.1 2.4 2.4 0.0 0.0 2.4 2.4 5.2 5.2 3.7 3.7 0.0 0.0 3.7 3.7 2.6 2.6 2.6 2.6 0.0 0.0 0.0 0.0 3.0 3.0 4.5 4.5 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 5.9 5.9 5.9 5.9 0.0 0.0 0.0 0.0 5.2 5.2 5.2 5.2 2.5 2.5 0.0 0.0 2.2 2.2 2.2 2.2 3.7 3.7 0.0 0.0 5.2 5.2 5.2 5.2 DATA 16/06/81 WAGI PRIORYTETÓW 5.0 2.5 5.0 2.5 5.0 2.5 PARAMETRY STERUJĄCE BIEG DO 1–SZEJ KONTROLI – 500 TRYB – 2 ZMIENNOŚĆ OBCIĄŻENIA NUMERY KATEGORII ZMIENNYCH 2 6 Tab. 8.8a. Pierwsza strona wydruku końcowego wymiarowania węzła PRZEBIEG OBLICZEŃ LICZBA FAZ – 49 LICZBA ZMIENNYCH KATEGORII – 2 OSTATNI KROK – 9 DOKŁADNOŚĆ OCENY – 10.00 LICZBA KROKÓW – 21 I = 200.0 F = 149.5 I = 235.0 F = 164.0 I = 270.0 F = 170.7 I = 305.0 F = 172.2 I = 340.0 F = 171.4 I = 375.0 F = 169.2 I = 305.0 F = 161.4 I = 340.0 F = 175.1 I = 375.0 F = 168.4 I = 340.0 F = 173.4 I = 359.0 F = 174.2 I = 377.0 F = 155.2 I = 359.0 F = 162.5 I = 341.0 F = 165.7 I = 323.0 F = 174.6 I = 305.0 F = 171.1 I = 323.0 F = 173.0 I = 314.0 F = 179.3 I = 305.0 F = 171.7 I = 314.0 F = 174.6 I = 323.0 F = 167.1 OPTYMALNE OBCIĄŻENIE GLOBALNE 314 W POSZCZEGÓLNYCH KATEGORIACH 20 87 20 30 20 87 20 30 KONIEC WYNIKÓW DLA PODG SĘPOLNO CZAS OBLICZEŃ – 12 MINUT DATA 16/06/81 Tab. 8.8b. Druga strona wydruku końcowego wymiarowania węzła 5.0 2.5 Ost8-174 8. System Oceny Układów Torowych – SOUT – narzędzie kształtowania efektywności wykorzystania sieci kolejowej (wg Wocha, 1986) włączania ma w tym przypadku znaczenie większe niż kolizyjność krzyżowania. Na przykład średnie straty czasu potoków w wariancie wyjściowym obliczeń przepustowości (rys. 8.7) są mniej więcej dwa razy większe od średniej straty czasu dla potoku 1, a względna częstość regulacji pociągów w potoku 2 i 3 jest również istotnie większa od względnej częstości regulacji potoku 1 (na tabl. 7.9 względna częstość regulacji oznaczana jest: ZATRZ/ZGL, natomiast średnie straty czasu: SR, CZAS REGUL.). Takie wnioski mają o tyle znaczenie, że pozwalają wstępnie wybierać odpowiednie kierunki rozwoju. Przeciwdziałanie kolizjom krzyżowania – to budowa dwupoziomowych skrzyżowań, a przeciwdziałanie kolizjom włączania – to zmniejszanie czasu następstwa pociągów poprzez instalację odpowiednich urządzeń zabezpieczenia, w tym przypadku – poprzez instalację blokady samoczynnej w otoczeniu posterunku. Tak więc w tej sytuacji instalacja urządzeń blokady samoczynnej wydaje się z góry bardziej efektywnym rozwiązaniem rozwojowym niż budowa wiaduktu likwidująca kolizje krzyżowania. W celu weryfikacji powyższych przypuszczeń przeprowadzono obliczenia przepustowości optymalnej dla trzech wariantów (oprócz wariantu wyjściowego o ocenach z rys. 8.6) rozwoju rozważanego układu: - instalacja blokady samoczynnej na torach nr 2, 4, 6 (ujścia – rys. 8.7); - budowa dwupoziomowego skrzyżowania; - instalacja blokady samoczynnej na wszystkich torach szlakowych. Traktując istniejący stan techniczny rejonu posterunku odgałęźnego jako wariant 1, powyższe warianty oznacza się kolejno jako 2, 3 i 4. Komentarza wymaga wariant 2, który jest jak gdyby połową rozwoju wg wariantu 4. Otóż instalacja blokady samoczynnej pozwalającej na zagęszczenie ruchu na przyległych torach szlakowych z punktu widzenia przepustowości jest rozwiązaniem o mieszanych skutkach. Z jednej strony możliwość zagęszczenia ruchu na torach 2, 4 i 6 równoznaczna jest ze zmniejszeniem czasu następstwa pociągów na rozważanym posterunku, a więc prowadzi do zwiększenia przepustowości posterunku. Z drugiej strony, techniczna możliwość zagęszczenia ruchu na torach 1, 3 i 5 (w źródłach) równoznaczna jest ze zwiększeniem możliwej nierównomierności zgłoszeń pociągów do posterunku, co w konsekwencji zmniejsza przepustowość posterunku. A więc wariant 4 z punktu widzenia przepustowości tylko posterunku Sępolno jest wariantem gorszym od wariantu 2. Patrząc przez pryzmat „interesów” sąsiednich posterunków należałoby sformułować przeciwne wnioski. Gdy rozważany posterunek ruchu charakteryzuje się znacznie mniejszą przepustowością od otoczenia, to dostosowywanie struktury ruchu odcinka do krytycznego przekroju jest ze wszech miar pożądane. Niekoniecznie musi to przyjmować dosłownie formę wariantu 2, można bowiem wariant 2 traktować jako mutację wariantu 4 zakładając organizacyjny sposób ograniczenia nierównomierności potoków wejściowych do posterunku Sępolno. Obliczenie przepustowości dla powyższych wariantów rozwoju wyrażonej w pociągach towarowych na odcinku Katowice – Mikołów, przy ustalonym pozostałym obciążeniu ruchowym (rys. 8.7), dały następujące wyniki (wariant 1÷36 par pociągów): - wariant 2 – 104 pary pociągów; - wariant 3 – 58 par pociągów; - wariant 4 – 87 par pociągów. Potwierdza to przypuszczenia co do wpływu nierównomierności zgłoszeń pociągów do posterunku (wariant 2 a 4). Ograniczenie nierównomierności podejścia do posterunku pozwala zwiększyć przepustowość rozważanego kierunku aż o 17 par pociągów. Biorąc pod uwagę, że realizacja wariantu 4 wymaga około pięciokrotnie mniejszych nakładów inwestycyjnych od realizacji wariantu 3 można wykluczyć z dalszych rozważań wariant 2, tj. budowę wielopoziomowego skrzyżowania. Opierając się na stosunku przepustowości optymalnej do nakładów inwestycyjnych, bezsprzecznie najefektywniejszym Ost8-175 8. System Oceny Układów Torowych – SOUT – narzędzie kształtowania efektywności wykorzystania sieci kolejowej (wg Wocha, 1986) PODG SĘPOLNO DNIA 15/06/81 CZAS W DOBACH 4.5 GODZ 22/57/44 LICZBA POCIĄGÓW – 900 TRYB 2 FAZA 0 ZAŁOŻONA INTENSYWNOŚĆ 200 SYMULOWANA INTENSYWNOŚĆ 202 CHARAKTERYSTYKI REGULACJI W KATEGORIACH POCIĄGÓW KATEGORIA 1 KATEGORIA 2 KATEGORIA 3 KATEGORIA 4 KATEGORIA 5 KATEGORIA 6 KATEGORIA 7 KATEGORIA 8 ZGŁ. ZATRZ. ZATRZ/ZGŁ 91 29 0.32 44 0.35 125 88 24 0.27 123 31 0.25 32 0.33 96 150 94 0.63 95 33 0.35 132 78 0.59 SUM.CZAS REGUL 174 208 77 110 236 881 204 787 ŚR.CZAS REGUL. 6.0 4.7 3.2 3.6 7.4 9.4 6.2 10.1 INTENS. ZGŁ. 20 28 20 28 22 34 21 30 CHARAKTERYSTYKI REGULACJI W ŹRÓDŁACH ŹR. 1 (4K) ŹR. 2 (2K) ŹR. 3 (2K) ZGŁ. ZATRZ. ZATRZ/ZGŁ 427 128 0.30 245 126 0.51 227 111 0.49 SUM.CZAS REGUL. 571 1118 991 ŚR.CZAS REGUL. 4.5 8.9 8.9 INTENS.ZGŁ. 96 55 51 GLOBALNE CHARAKTERYSTYKI WĘZŁA I = 202.2 F = 121.5 P = 0.406 K = 0.42 Tab.8.9. Przykładowy wydruk pośredni symulacji węzła rozwiązaniem okazuje się tu wariant 2. W praktyce inwestycyjnej nie stosuje się jednak takich rozwiązań. Gdy wziąć jeszcze pod uwagę „interes” sąsiednich posterunków ruchu oraz zmniejszenie kosztów eksploatacyjnych powodowaną likwidacją posterunków odstępowych rozważanego rejonu, gdy zrealizuje się wariant 4, to wariant 4 może okazać się bardziej opłacalny. W każdym bądź razie w przypadku posterunku odgałęźnego Sępolno rozwój urządzeń zabezpieczenia ruchu jest kierunkiem, jak widać, znacznie efektywniejszym od rozwoju układu torowego. Na marginesie można stwierdzić, że przy zastosowaniu tradycyjnych metod wymiarowania układów nie sposób jest zmierzyć wpływu nierównomierności ruchu na przepustowość. Jak widać, nierównomierność ruchu jest jednym z najistotniejszych czynników wpływających na przepustowość układów kolejowych i wpływ ten jest uwarunkowany strukturą techniczną otoczenia badanego przekroju przepustowości. Umiejętność oceny wpływu nierównomierności ruchu na przepustowość układu to umiejętność racjonalnego kształtowania wielomilionowych nakładów inwestycyjnych na infrastrukturę kolei. Rejon węzła torowego jest układem złożonym, w którym istnieje wiele różnych kierunków rozwoju, od zainstalowania wydajniejszych urządzeń zabezpieczenia ruchu do różnych rozwiązań układu torowego. Wymiarowanie składników sieci dla ruchu pociągowego zawsze jest procesem kolejnych przybliżeń, w którym poszczególne warianty rozwoju formułowane są „ręcznie”, tj. – przez projektanta. W przypadkach wymiarowania grup torów stacyjnych często kierunek rozwoju jest z góry ustalony, na przykład chodzi o znalezienie właściwej liczby torów przyjazdowych stacji rozrządowej. Z algorytmicznego punktu Ost8-176 8. System Oceny Układów Torowych – SOUT – narzędzie kształtowania efektywności wykorzystania sieci kolejowej (wg Wocha, 1986) widzenia są to bardzo proste przypadki wymiarowania, nadające się do całkowitego zautomatyzowania. W dalszym ciągu zamieszcza się przykład ilustrujący wymiarowanie układów rozrządowych. Dla ustalonych założeń technologicznych fikcyjnej stacji rozrządowej Katowice Rozrządowa poszukuje się optymalnej liczby torów przyjazdowych wg jednego z programów automatycznego wymiarowania SOUT. Program ten oparty jest na modelu grupy przyjazdowej z górką rozrządową. Wymiarowanie grupy przyjazdowej z górką rozrządową, w szczególności wyznaczanie optymalnej liczby torów przyjazdowych, wymaga określenia następujących danych wejściowych. Stacja Katowice Rozrządowa rozrządza w analizowanym układzie 33 składy podczas doby. Grupa przyjazdowa składa się z 8 torów. Obsługę techniczno-handlową składu przed rozrządzaniem wykonuje jedna brygada. Najkrótszy czas tej obsługi wynosi 16,5 min, a najdłuższy 56,1 min. Czas rozrządzania składu waha się od 5,8 min do 25,8 min. Przez cały czas rozrządzania zajęty jest tor przyjazdowy. Górka rozrządowa oprócz procesu rozrządzania obciążona jest przerwami pracy, które występują średnio co 61 min i trwają średnio 7,5 min. Pełny zestaw danych wejściowych do określenia optymalnej liczby torów wraz z komentarzem przedstawia tablica 8.10. Proces obliczeniowy wymiarowania układu rozrządowego przebiega podobnie jak w przypadku wymiarowania węzłów. Na wyniki obliczeń składa się wiele wydruków pośrednich, zawierających charakterystyki strat czasu w poszczególnych fazach obsługi oraz wydruk końcowy zawierający wartości kryterialne w poszczególnych iteracjach i wyznaczoną wielkość. Tablica 8.11 przedstawia wynik końcowy obliczeń symulacyjnych wg założeń ujętych na tablicy 8.10. Przez T na tabulogramie 8.11 oznaczono liczbę torów przyjazdowych, a przez K – koszt jednostkowy płynności ruchu na wejściu do układu. W tym przypadku jest to stosunek liczby torów do prawdopodobieństwa płynnego przyjęcia; przez takie kryterium zakłada się jednakowy przyrost nakładów inwestycyjnych przy wzroście liczby torów. Jak widać, optymalna liczba torów przyjazdowych w rozważanym przykładzie wynosi 3. Ciekawszy jest wynik badania wpływu nierównomierności podejścia pociągów do stacji na optymalną liczbę torów przyjazdowych. W rozważanym przykładzie założono, że minimalny odstęp czasu między kolejnymi zgłoszeniami pociągów do stacji – który bezpośrednio wyraża nierównomierność podejścia pociągów, gdy ustalone jest obciążenie – wynosi OD1 = 20 min (tab. 7.10). Przeprowadzone zostały dalsze obliczenia przy założeniu innych wartości OD1, które dały następujące wyniki (tab.8.11): - OD1 = 5 min – optymalna liczba torów = 4; - OD1 = 10 min – optymalna liczba torów =3; - OD1 = 40 min - optymalna liczba torów = 2. Powyższy przykład jak i poprzedni wykazują, że nierównomierność zgłoszeń jednostek do obsługi przez układ należy do podstawowych czynników wpływających na efektywność wykorzystania układu: jest to wniosek oczywisty, zgodnie z intuicją, niemniej dopiero stosowanie probabilistycznych metod wymiarowania układów pozwala ściśle zmierzyć tę zależność. Wymiarowanie składników sieci kolejowej za pomocą SOUT stwarza nową jakość w programowaniu rozwoju sieci kolejowej oraz w programowaniu eksploatacji. Należy podkreślić tu dwa aspekty: - metodyczny i techniczny. Aspekt metodyczny – to możliwość kształtowania efektywnych rozwiązań rozwojowych i organizacyjnych w zakresie wykorzystania sieci kolejowej uwzględniający jakość ruchu, natomiast aspekt techniczny, to automatyzacja żmudnych prac obliczeniowych i dokumentacyjnych pozwalająca w praktyce na bardzo głębokie analizy efektywności rozwiązań technicznych i technologicznych sieci kolejowej. Ost8-177 8. System Oceny Układów Torowych – SOUT – narzędzie kształtowania efektywności wykorzystania sieci kolejowej (wg Wocha, 1986) SOUT – DW – UR – 11 – 00 DANE WEJŚCIOWE K-CE ROZRZĄDOWA K-CE ROZRZĄDOWA PG 78 DNIA 18/06/81 GODZ 00/14/21 TRYB – 1 13 1 1 10/10/79 COBSOUT PG78 0 -1 0 0 PARAMETRY GLOBALNE LICZBA TORÓW PRZYJAZDOWYCH INTENSYWNOŚĆ ZGŁOSZEŃ POCIĄGÓW DO UKŁADU WYRAŻONA ŚREDNIĄ LICZBĄ POCIĄGÓW NA DOBĘ LICZBA BRYGAD LTP = 8 L = 33 LBR = 1 PARAMETRY STERUJĄCE SYMULACJĄ ZASIĘG OBSERWACJI PO OSIĄGNIĘCIU TEJ LICZBY SYGNALIZOWANE JEST PRZEPEŁNIENIE STAŁA POCZĄTKOWA GENERATORA LICZB PSEUDOLOSOWYCH WSPÓŁCZYNNIK PODZIAŁU CZASU ROZRZĄDZANIA POZIOM ISTOTNOŚCI WAHAŃ PRAWDOPODOBIEŃSTWA ODMÓWIENIA PRZYJĘCIA POCIĄGU WSPÓŁCZYNNIK PODZIAŁU CZASU CZYNNOŚCI PRZYGOTOWANIA DO ROZRZĄDZANIA KK = 20 X = 0,98798498398 Y = 1.000 POZIOM = 0.050 WZ = 0.250 PARAMETRY PROCESÓW WEJŚCIOWYCH MINIMALNY ODSTĘP MIĘDZY KOLEJNYMI ZGŁOSZENIAMI POCIĄGÓW DO UKŁADU W MINUTACH CD1 = 20.000 CZAS OD MOMENTU WJAZDU DO MOMENTU ROZWIĄZANIA POCIĄGU CWR = 5.500 MINIMALNY ODSTĘP MIĘDZY KOŃCEM A NASTĘPNYM POCZĄTKIEM PRZERWY W ROZRZĄDZANIU W MIN. CD2 = 33.100 MINIMALNY CZAS PRZERWY W ROZRZĄDZANIU W MINUTACH CD3 = 4.000 ŚREDNIA WARTOŚĆ W MINUTACH LOSOWEJ CZĘŚCI ODSTĘPU MIĘDZY KOŃCEM A NASTĘPNYM POCZĄTKIEM PRZERWY W ROZRZĄDZANIU AMBDA2 = 27.900 RZĄD ROZKŁADU ERLANGA LOSOWEJ CZĘŚCI ODSTĘPU PROCESU WEJŚCIA POCIĄGÓW LER1 = 1 RZĄD ROZKŁADU ERLANGA LOSOWEJ CZĘŚCI ODSTĘPU MIĘDZY KOŃCEM A NASTĘPNYM POCZĄTKIEM PRZERWY W ROZRZĄDZANIU LER2 = 1 RZĄD ROZKŁADU ERLANGA LOSOWEJ CZĘŚCI CZASU PRZERWY W ROZRZĄDZANIU LER3 = 1 PARAMETRY CZASU ROZRZĄDZANIA MINIMALNY CZAS W MINUTACH CZYNNOŚCI PRZYGOTOWAWCZYCH DO ROZRZĄDZANIA MAKSYMALNY CZAS W MINUTACH CZYNNOŚCI PRZYGOTOWAWCZYCH DO ROZRZĄDZANIA MINIMALNY CZAS ROZRZĄDZANIA W MINUTACH MAKSYMALNY CZAS ROZRZĄDZANIA W MINUTACH X1MIN = 16.500 X1MAX = 56.100 X2MIN = 5.800 X2MAX = 25.800 PARAMETRY STERUJĄCE OPTYMALIZACJĄ MINIMALNA LICZBA OBSŁUŻONYCH JEDNOSTEK KROK ZMIAN KSZTAŁTOWANEJ STRUKTURY TRYB PRZEBIEGU IST1 = 2000 IST2 = 1 IST3 = -1 Tab..8.10. Pełny zestaw założeń do wymiarowania grupy przyjazdowej z górką rozrządową Ost8-178 8. System Oceny Układów Torowych – SOUT – narzędzie kształtowania efektywności wykorzystania sieci kolejowej (wg Wocha, 1986) SOUT – DW – UR – 11 – 03 WYDRUK KOŃCOWY Z WYMIAROWANIA UKŁADU ROZRZĄDOWEGO K-CE ROZRZĄDOWA DNIA 18/06/81 GODZ. 00/14/25 OPTYMALNA LICZBA TORÓW PRZYJAZDOWYCH CZAS PRZEBIEGU W MINUTACH LICZBA WARTOŚCI PARAMETRU ZMIENNEGO LICZBA WYDRUKÓW POŚREDNICH TRYB 1 3 9 7 21 PRZEBIEG OBLICZEŃ T=8 T=7 T=6 T=5 T=4 T=3 T=2 KONIEC OBLICZEŃ DLA K-CE ROZRZĄDOWA 13 1 1 K = 8.00 K = 7.02 K = 6.08 K = 5.06 K = 4.26 K = 3.90 K = 5.98 10/10/79 COBSOUT PG78 0 -1 0 Tab. 8.11. Końcowy wydruk z wymiarowania liczby torów przyjazdowych. Ost8-179
