Удосконалення методів вибору параметрів маневрових составів для під’їзних колій

Abstract

Під’їзні колії перевантажувальних терміналів навальних вантажів і контейнерів є важливим елементом технологічного ланцюга залізничних перевезень. Саме ефективність маневрових операцій на дільницях примикання визначає пропускну та переробну спроможність терміналу, ритмічність обробки вагонопотоків та загальний рівень логістичної надійності. У сучасних умовах розвитку мультимодальних перевезень та транскордонної інфраструктури питання оптимізації параметрів маневрових составів, визначення їхньої раціональної маси та довжини, а також вибору придатних маневрових локомотивів набуває особливої актуальності. Значна частина цих завдань ґрунтується на положеннях теорії експлуатаційної роботи залізниць та методиках організації маневрової діяльності, викладених у сучасних наукових і навчальних працях [1-4]. Традиційні підходи до визначення параметрів маневрових составів формувалися в умовах іншої інфраструктури та обмежених обсягів перевезень. Сучасні перевантажувальні термінали функціонують у складніших режимах: використовуються різні типи вагонів, збільшуються обсяги вантажопотоків, ускладнюється профіль під’їзних колій, зростають вимоги до енергоефективності та безпеки руху. Це потребує застосування удосконалених методів тягових розрахунків та аналізу меж працездатності маневрових локомотивів, що висвітлено у працях українських та зарубіжних дослідників [3-8]. Об’єктом дослідження є процес подачі та забирання вагонів зі станції примикання на перевантажувальний термінал навальних вантажів та контейнерів. Предмет дослідження – параметри маневрових составів та маневрових засобів залізничного транспорту. Мета роботи полягає у підвищенні ефективності функціонування залізничного транспорту перевантажувальних терміналів завдяки вибору раціональних параметрів маневрових составів. У роботі використано методи теорії тяги поїздів, положення теорії експлуатаційної роботи залізниць та аналітичні підходи до оцінювання маневрових процесів, а також рекомендації наукових праць із моделювання станційних технологій [4-8]. Практична цінність отриманих результатів полягає у вдосконаленні методів нормування кількості вагонів у маневрових составах під час здійснення подачі та забирання вагонів. У роботі розроблено технологію маневрової роботи на станції М та перевантажувальному терміналі, що забезпечує узгоджену взаємодію між коліями шириною 1520 мм та 1435 мм. Проведено детальний аналіз необхідної тяги для маневрових составів на обох типах колій, визначено допустиму масу составів для одного та двох локомотивів, розраховано потребу в локомотивному парку та складанні складацьких бригад. Дослідження показали, що для виконання маневрових операцій між станцією та терміналом необхідне застосування шестивісних маневрових локомотивів з електричною передачею. На основі тягових розрахунків встановлено: на коліях 1435 мм один локомотив забезпечує масу состава до 650 т, що потребує розподілу завантажених, контейнерних та порожніх поїздів на декілька частин; • при роботі двох локомотивів допустима маса зростає до 1350 т, що дозволяє істотно скоротити кількість подач; • на коліях 1520 мм один локомотив може подавати состав масою до 2100 т, що визначає організацію подачі для різних груп поїздів. Проведена перевірка можливості подачі составів масою 2500 т засвідчила, що навіть за зменшення швидкості руху перегрівання тягових двигунів не відбувається, а один локомотив ЧМЕ-3 може виконувати подачу половини состава. Отримано обґрунтований розрахунок потреби у локомотивах для переробки трьох составів на добу: два локомотиви ТЭМ2У на коліях 1435 мм та один ЧМЕ-3 на колії 1520 мм. Для забезпечення технологічного циклу на терміналі визначено потребу у двох складацьких бригадах. Результати роботи формують науково обґрунтовані засади вибору параметрів маневрових составів та можуть бути застосовані при проектуванні нових перевантажувальних комплексів, оптимізації технологічних процесів на діючих терміналах та розробленні регламентів маневрової роботи.Industrial sidings serving transshipment terminals for bulk cargoes and containers represent a critical component of the technological chain of railway freight transportation. The efficiency of shunting operations at the junction between the railway station and the terminal determines the terminal’s throughput and processing capacity, the regularity of wagon flow handling, and the overall level of logistical reliability. In the context of growing multimodal transport volumes and the development of cross-border infrastructure, the issues of optimizing shunting train set parameters—specifically their rational mass, length, and the choice of 7 suitable shunting locomotives-have become increasingly important. A considerable part of these tasks is based on the principles of railway operation theory and methodologies of shunting organization presented in modern scientific and educational sources [1–4]. Traditional approaches to determining the parameters of shunting train sets were formed under earlier operational conditions, with simpler sidings and smaller freight flows. Modern transshipment terminals operate under significantly more complex conditions: they handle different wagon types, increased cargo volumes, more complicated track profiles, and stricter requirements for energy efficiency and movement safety. This necessitates the application of improved methods of traction calculations and assessment of locomotive performance limits, as highlighted in Ukrainian and international research studies [3–8]. The purpose of the thesis is to increase the efficiency of railway operations at transshipment terminals through the selection of rational parameters of shunting train sets. The research applies methods of train traction theory, railway operation theory, analytical approaches to evaluating shunting processes, and recommendations from scientific publications on station process modeling [4–8]. The practical value of the obtained results lies in the improvement of methods for determining the number of wagons in shunting train sets during wagon delivery and removal operations. The thesis presents a developed technology of shunting operations at Station M and the associated transshipment terminal, ensuring coordinated interaction between tracks with gauges of 1520 mm and 1435 mm. A detailed analysis of 8 traction requirements for shunting train sets on both track gauges was carried out, allowable train set masses for single and double locomotive operation were determined, and the required locomotive fleet and number of shunting crews were calculated. The research findings demonstrate that performing shunting operations between the station and the terminal requires six-axle shunting locomotives with electric transmission. Based on traction calculations, the following results were obtained: on 1435 mm tracks, a single locomotive can haul up to 650 t, necessitating the division of loaded, container, and empty trains into several parts; • when two locomotives are used, the allowable mass increases to 1350 t, significantly reducing the number of required shunting cycles; • on 1520 mm tracks, a single locomotive can haul up to 2100 t, which determines the organization of wagon deliveries for various train types. The evaluation of shunting feasibility for a 2500 t loaded train set showed that, even with reduced speed, traction motor overheating does not occur, meaning that one ChME-3 locomotive can haul half of the train without operational risks. A justified calculation of locomotive requirements for processing three train sets per day was obtained: two TEM2U locomotives for 1435 mm tracks and one ChME-3 locomotive for 1520 mm tracks. To maintain the full technological cycle at the terminal, two shunting (switching) crews are required. The results of the study provide a scientifically grounded basis for selecting parameters of shunting train sets on industrial sidings and can be applied in the design of new transshipment complexes, optimization of technological processes at existing terminals, and development of shunting operation regulations.