vestnikvniizhtВестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ВЕСТНИК ВНИИЖТ)RUSSIAN RAILWAY SCIENCE JOURNAL2223-97312713-2560Joint Stock Company "Railway Research Institute"10.21780/2223-9731-2022-81-2-158-169vestnikvniizht-604Research ArticleАвтоматизация и управление технологическими процессами на железнодорожном транспортеAUTOMATION AND CONTROL OF TECHNOLOGICAL PROCESSES IN RAILWAY TRANSPORTОценка баланса провозной способности полигонов сети железных дорогAssessment of transportation capacity balance of railway network polygonshttps://orcid.org/0000-0002-3466-6818БородинА. Ф.BorodinA. F.

Андрей Федорович БОРОДИН, д-р техн. наук, профессор, начальник отдела технологического обеспечения автоматизированных систем; заведующий кафедрой «Управление эксплуатационной работой и безопасностью на транспорте»

Author ID: 279058

105066, г. Москва, ул. Новорязанская, д. 24

127994, г. Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9

Andrey F. BORODIN, Dr. of Sci. (Engineering), Professor, Head of the Department of Technological Support of Automated Systems; Head of the Department of Management of operational work and safety in transport

Author ID: 279058

105066, Moscow, 24, Novoryazanskaya St.

127994, Russia, Moscow, 9, bldg. 9, Obraztsova St.

borodinaf@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3568-0961ПанинВ. В.PaninV. V.

Виталий Владимирович ПАНИН, канд. техн. наук, доцент, заместитель генерального директора; доцент

Author ID: 403717

105066, г. Москва, ул. Новорязанская, д. 24

127994, г. Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9

Vitaliy V. PANIN, Cand. of Sci. (Engineering), Associate Professor, Deputy General Director; Associate Professor

Author ID: 403717

105066, Moscow, 24, Novoryazanskaya St.

127994, Russia, Moscow, 9, bldg. 9, Obraztsova St.

https://orcid.org/0000-0002-7412-5661АгееваМ. А.AgeevaM. A.

Марина Андреевна АГЕЕВА, старший научный сотрудник

Author ID: 1154606

105066, г. Москва, ул. Новорязанская, д. 24

Marina A. AGEEVA, Senior Researcher

Author ID: 1154606

105066, Moscow, 24, Novoryazanskaya St.

https://orcid.org/0000-0003-3498-5015СоколовА. Ю.SokolovA. Yu.

Андрей Юрьевич СОКОЛОВ, заместитель заведующего отделением эксплуатации железных дорог и взаимодействия транспортных систем

Author ID: 976205

105066, г. Москва, ул. Новорязанская, д. 24

Andrey Yu. SOKOLOV, Deputy Head of the Department of Railway Operation and Interaction of Transport Systems

Author ID: 976205

105066, Moscow, 24, Novoryazanskaya St.

https://orcid.org/0000-0002-2747-4463КирилловаС. Ю.KirillovaS. Yu.

Светлана Юрьевна КИРИЛЛОВА, ведущий инженер

Author ID: 900481

105066, г. Москва, ул. Новорязанская, д. 24

Svetlana Yu. KIRILLOVA, Leading Engineer

Author ID: 900481

105066, Moscow, 24, Novoryazanskaya St.

https://orcid.org/0000-0002-3972-604XДмитриевЕ. О.DmitrievE. O.

Егор Олегович ДМИТРИЕВ, инженер 1 категории; аспирант

Author ID: 1052780

105066, г. Москва, ул. Новорязанская, д. 24

127994, г. Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9

Egor O. DMITRIEV, 1st Category Engineer; Postgraduate

Author ID: 1052780

105066, Moscow, 24, Novoryazanskaya St.

127994, Russia, Moscow, 9, bldg. 9, Obraztsova St.

https://orcid.org/0000-0002-9130-0716КравченкоА. А.KravchenkoA. A.

Артем Андреевич КРАВЧЕНКО, инженер; аспирант

Author ID: 1154605

105066, г. Москва, ул. Новорязанская, д. 24

127994, г. Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9

Artem A. KRAVCHENKO, Engineer; Postgraduate

Author ID: 1154605

105066, Moscow, 24, Novoryazanskaya St.

127994, Russia, Moscow, 9, bldg. 9, Obraztsova St.

Институт экономики и развития транспорта (ИЭРТ); Российский университет транспорта (РУТ (МИИТ)РоссияInstitute of Economics and Development of Transport; Russian University of TransportRussian FederationИнститут экономики и развития транспорта (ИЭРТ)РоссияInstitute of Economics and Development of TransportRussian Federation202229062022812158169Copyright © Бородин А.Ф., Панин В.В., Агеева М.А., Соколов А.Ю., Кириллова С.Ю., Дмитриев Е.О., Кравченко А.А., 20222022Бородин А.Ф., Панин В.В., Агеева М.А., Соколов А.Ю., Кириллова С.Ю., Дмитриев Е.О., Кравченко А.А.Borodin A.F., Panin V.V., Ageeva M.A., Sokolov A.Y., Kirillova S.Y., Dmitriev E.O., Kravchenko A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.journal-vniizht.ru/jour/article/view/604Введение

Введение. Пропускные и провозные способности железнодорожных полигонов и транспортные потоки в течение года не постоянны. Допустимые уровни использования пропускной способности определяются из условия беспрепятственного приема поездов станциями. Необходимо рассчитывать баланс провозной способности, позволяющий совместить растущие перевозки с высокими темпами развития инфраструктуры и ремонтных работ. Цель исследования — разработка методических решений для оценки баланса перевозочной мощности железных дорог и обоснования порядка реализации инфраструктурных мероприятий в условиях нарастающей динамики предъявления грузов к перевозке и жестких сроков проведения работ по ремонту и реконструкции инфраструктуры.

Материалы и методы

Материалы и методы. Разработанные решения базируются на данных информационных систем ОАО ≪РЖД≫, автоматизированном прогнозе инфраструктурных и перевозочных ресурсов железнодорожной сети и гибридных математических моделях.

Результаты

Результаты. Представлены результаты обоснования нормативных ограничений суточного бюджета времени для пропуска поездов в зависимости от классификации и специализации железнодорожных линий. Определен порядок расчета пропускной способности участков при автоматической локомотивной сигнализации как самостоятельном средстве интервального регулирования движения поездов с изменяемыми в зависимости от скорости и массы поезда ≪подвижными≫ границами блок-участков. Определены характеристики наличной, расчетной, планируемой и потребной пропускной и провозной способностей с разграничением мероприятий по развитию пропускных и провозных способностей и программам инфраструктурных хозяйств. Предложена задача компромиссного управления по обеспечению предъявляемых объемов грузовых и пассажирских перевозок, заданного объема реконструктивных работ по развитию инфраструктуры и ремонтных работ по поддержанию необходимого коэффициента ее готовности. Представлена классификация реконструктивных, технологических, организационно-технических и комплексных мер воздействия на неравномерность транспортных процессов в условиях исчерпания инфраструктурных и графиковых ресурсов.

Обсуждение и заключение

Обсуждение и заключение. Разработанные решения позволяют повысить обоснованность и эффективность комплексных проектов по развитию пропускных и провозных способностей и мероприятий по совершенствованию эксплуатационной работы полигонов железнодорожной сети.

Introduction

Introduction. Traffic and transportation capacities of railway polygons and traffic flows are not constant throughout the year. Permissible capacity levels are determined by the condition of unhindered reception of trains by stations. It is necessary to calculate the balance of transportation capacity, making it possible to combine growing traffic with high rates with infrastructure development and repair works. The purpose of the study is to develop methodological solutions for assessing the balance of the railway transportation capacity and substantiating the procedure for implementing infrastructure measures in the context of the growing dynamics of the originating traffic and the tight deadlines for repairing and reconstructing the infrastructure.

Materials and methods

Materials and methods. The developed solutions are based on the data of the Russian Railways information systems, automated forecasting of the infrastructure and transportation resources of the railway network, and hybrid mathematical models.

Results

Results. The article presented the results of the substantiation of the normative restrictions on the daily time budget for the passage of trains, depending on the classification and specialisation of railway lines. The procedure for calculating the traffic capacity of sections with automatic locomotive signalling is determined as an independent means of interval control of train traffic with movable boundaries of block sections that change depending on the speed and mass of the train. The characteristics of the available, estimated, planned and required traffic and transportation capacities were determined with a distinction between measures for the development of traffic and transportation capacities and programs for improvement of infrastructure facilities. The authors put forward the problem of compromise management to ensure the required volumes of freight and passenger traffic, a given volume of reconstruction work on the development of infrastructure and repair work to maintain the required degree of its readiness. A classification of reconstructive, technological, organisational, technical and complex measures of influence on the unevenness of transport processes in the conditions of depletion of infrastructure and scheduling resources was presented.

Discussion and conclusion. The developed solutions enable to increase the feasibility and efficiency of complex projects for the development of traffic and transportation capacities and measures to improve the operation of railway network polygons.

баланс провозной способностиперевозочная мощностьинфраструктурные мероприятиябюджет времениинтервальное регулированиеорганизация движениякомпромиссное управлениенеравномерность транспортных процессовпрогноз ресурсов сетигибридные математические моделиcarrying capacity balancetransportation capacityinfrastructure measurestime budgetinterval controltraffic organisationcompromise managementuneven transport processesnetwork resource forecasthybrid mathematical modelsReferencesНовое в расчетах интенсификации перевозок в условиях инфраструктурного развития полигонов сети железных дорог / М. А. Агеева [и др.] // Наука 1520 ВНИИЖТ: Загляни за горизонт: сб. докл. I Междунар. науч.-практ. конф. (Щербинка, 26–27 августа 2021 г.). М.: АО «ВНИИЖТ», 2021. С. 4–12.Ageeva M. A., Borodin A. F., Dmitriev E. O., et al. Novoe v raschetakh intensifikatsii perevozok v usloviyakh infrastrukturnogo razvitiya poligonov seti zheleznykh dorog [New in calculations of the transportation intensification under the conditions of infrastructural development of railway network polygons]. Nauka 1520 VNIIZhT: Zaglyani za gorizont [Science 1520 VNIIZhT: Look beyond the horizon]. Procs. of I Int. science conf. (Shcherbinka, August 26–27, 2021). Moscow: VNIIZhT Publ.; 2021. P. 4–12. (In Russ.).Бодюл В. И. Повышение ритмичности и эффективности транспортного производства на основе снижения внутрисуточной неравномерности грузовых перевозок на железных дорогах: дис. … д-ра техн. наук: 05.22.08. М., 2006. 318 с.Bodyul V. I. Povyshenie ritmichnosti i effektivnosti transportnogo proizvodstva na osnove snizheniya vnutrisutochnoy neravnomernosti gruzovykh perevozok na zheleznykh dorogakh [Improving the rhythm and efficiency of transport production based on the reduction of intraday irregularity of freight traffic on railways]. Dr. of Sci thesis: 05.22.08. Moscow; 2006. 318 p. (In Russ.).Шенфельд К. П., Сотников Е. А. Развитие методов управления перевозочным процессом на железнодорожном транспорте в современных условиях. М.: Научный мир, 2015. 200 с.Shenfel'd K. P., Sotnikov E. A. Razvitie metodov upravleniya perevozochnym protsessom na zheleznodorozhnom transporte v sovremennykh usloviyakh [Development of methods for managing the transportation process in railway transport in modern conditions]. Moscow: Nauchnyy mir Publ.; 2015. 200 p. (In Russ.).Бородин А. Ф. Комплексные решения проблем развития инфраструктуры и перевозочных ресурсов // Мир транспорта. 2017. Т. 15, № 1 (68). С. 6 –17.Borodin A. F. Kompleksnye resheniya problem razvitiya infrastruktury i perevozochnykh resursov [Complex solutions to the problems of development of infrastructure and transportation resources]. Mir transporta = World of Transport and Transportation. 2017;15(1):6-17. (In Russ.).Инструкция по расчету пропускной и провозной способностей железных дорог ОАО «РЖД» [Электронный ресурс]: утв. распоряжением ОАО «РЖД» от 4 марта 2022 г. № 545/р. 364 с. Доступ из справочно-правовой системы «КонсультантПлюс».Instruktsiya po raschetu propusknoy i provoznoy sposobnostey zheleznykh dorog OAO “RZhD” [Instructions for calculating the traffic and transportation capacities of the railway lines of Russian Railways]. Approved by the order of Russian Railways Company on March 4, 2022 No. 545/r. 364 p. Access from the legal reference system ConsultantPlus. (In Russ.).Методика определения пропускной и провозной способностей инфраструктуры железнодорожного транспорта общего пользования [Электронный ресурс]: утв. приказом Минтранса России от 18 июля 2018 г. № 266. URL: http://docs.cntd.ru/document/542629643 (дата обращения: 20.12.2021).Metodika opredeleniya propusknoy i provoznoy sposobnostey infrastruktury zheleznodorozhnogo transporta obshchego pol'zovaniya [Metho dology for determining the traffic and transportation capacities of the public railway transport infrastructure]. Approved by the order of the Ministry of Transport of Russia on July 18, 2018 No. 266. URL: http://docs.cntd.ru/document/542629643 (access date: 20.12.2021). (In Russ.).Кириллова С. Ю., Николаев К. Ю. К определению коэффициентов съема пропускной способности участков железных дорог // Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (Вестник ВНИИЖТ). 2020. Т. 79, № 4. С. 230–238. https://doi.org/10.21780/2223-9731-2020-79-4-230-238.Kirillova S. Yu., Nikolaev K. Yu. K opredeleniyu koeffitsientov s"ema propusknoy sposobnosti uchastkov zheleznykh dorog [To the determination of the capacity descheduling coefficients of railway sections]. Vestnik Nauchno-issledovatel'skogo instituta zheleznodorozhnogo transporta (Vestnik VNIIZhT) = Russian Railway Science Journal. 2020;79(4):230-238. https://doi.org/10.21780/2223-9731-2020-79-4-230-238. (In Russ.).Методика классификации и специализации железнодорожных линий ОАО «РЖД» [Электронный ресурс]: утв. распоряжением ОАО «РЖД» от 13 января 2020 г. № 28/р. URL: https://base.garant.ru/73573702 (дата обращения: 22.12.2021).Metodika klassifikatsii i spetsializatsii zheleznodorozhnykh liniy OAO “RZhD” [Methodology for the classification and specialization of railway lines of Russian Railways]. Approved by the order of Russian Railways Company on January 13, 2020 No. 28/r. URL: https://base.garant.ru/73573702 (access date: 22.12.2021). (In Russ.).Шарапов С. Н., Лялько М. В. Классификация и специализация железнодорожных линий — основа оптимизации эксплуатационных расходов // Железнодорожный транспорт. 2016. № 7. С. 50–60.Sharapov S. N., Lyal'ko M. V. Klassifikatsiya i spetsializatsiya zheleznodorozhnykh liniy — osnova optimizatsii ekspluatatsionnykh raskhodov [Classification and specialization of railway lines — the basis for optimizing operating costs]. Zheleznodorozhnyy transport = Railway Transport. 2016;(7):50-60. (In Russ.).Шухина Е. Е., Кисельгоф Г. К., Низовский А. В. Совершенствование систем интервального регулирования // Железнодорожный транспорт. 2021. № 12. С. 11–14.Shukhina E. E., Kisel'gof G. K., Nizovskiy A. V. Sovershenstvovanie sistem interval'nogo regulirovaniya [Improving the systems of interval control]. Zheleznodorozhnyy transport = Railway Transport. 2021;(12):11-14. (In Russ.).Бородин А. Ф. Рациональное использование мощностей сортировочных комплексов // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (Вестник ВНИИЖТ). 1993. № 8. С. 12–18.Borodin A. F. Ratsional'noe ispol'zovanie moshchnostey sortirovochnykh kompleksov [Rational use of capacities of marshalling complexes]. Vestnik Vserossiyskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta zheleznodorozhnogo transporta (Vestnik VNIIZhT) = Russian Railway Science Journal. 1993;(8):12-18. (In Russ.).Методика расчета планируемых и фактических показателей провозной и пропускной способностей железнодорожных магистралей и железнодорожных подходов к портам (в направлении портов и пограничных переходов [Электронный ресурс]: утв. распоряжением ОАО «РЖД» от 14 июля 2020 г. № 1511/р. Доступ из справочно-правовой системы «КонсультантПлюс».Metodika rascheta planiruemykh i fakticheskikh pokazateley provoznoy i propusknoy sposobnostey zheleznodorozhnykh magistraley i zheleznodorozhnykh podkhodov k portam (v napravlenii portov i pogra nichnykh perekhodov) [Methodology for calculating the planned and actual indicators of the traffic and transportation capacities of railway lines and railway approaches to ports (in the direction of ports and border cros sings)]. Approved by the order of Russian Railways Company on July 14, 2020 No. 1511/r. Access from the legal reference system ConsultantPlus. (In Russ.).Комплексный план модернизации и расширения магистральной инфраструктуры на период до 2024 года: утв. распоряжением Правительства Российской Федерации от 30 сентября 2018 г. № 2101-р // Собрание законодательства Российской Федерации. 2018. № 42 (Ч. II). Ст. 6480.Kompleksnyy plan modernizatsii i rasshireniya magistral'noy infrastruktury na period do 2024 goda [Comprehensive plan for the modernization and expansion of the main infrastructure for the period up to 2024]. Approved by the Decree of the Government of the Russian Federation on September 30, 2018 No. 2101-r. Sobranie zakonodatel'stva Rossiyskoy Federatsii = Collection of Legislation of the Russian Federation. 2018;42(II):Art.6480. (In Russ.).Майника Э. Алгоритмы оптимизации на сетях и графах. М.: Мир, 1981. 324 с.Maynika E. Algoritmy optimizatsii na setyakh i grafakh [Optimization algorithms for networks and graphs]. Moscow: Mir Publ.; 1981. 324 p. (In Russ.).Михалевич В. С., Волкович В. Л. Вычислительные методы исследования и проектирования сложных систем. М.: Наука,1982. 288 с.Mikhalevich V. S., Volkovich V. L. Vychislitel'nye metody issledovaniya i proektirovaniya slozhnykh system [Computational methods for research and design of complex systems]. Moscow: Nauka Publ.; 1982. 288 p. (In Russ.).Бородин А. Ф., Панин В. В. Автоматизированная система прогноза ресурсов сети // Железнодорожный транспорт. 2017. № 4. С. 18–27.Borodin A. F., Panin V. V. Avtomatizirovannaya sistema prognoza resursov seti [Automated system for forecasting railway network resources]. Zheleznodorozhnyy transport = Railway Transport. 2017;(4):18-27. (In Russ.).Бородин А. Ф. Проблемы разработки генеральной схемы развития сети железных дорог ОАО «РЖД» // Железнодорожный транспорт. 2017. № 8. С. 34–42.Borodin A. F. Problemy razrabotki general'noy skhemy razvitiya seti zheleznykh dorog OAO “RZhD” [Problems of creation of the general scheme for the development of the railway network of Russian Railways]. Zheleznodorozhnyy transport = Railway Transport. 2017;(8):34-42. (In Russ.).Некрашевич В. И., Бородин А. Ф., Мазанова И. С. Нормирование графиковых размеров движения грузовых поездов // Вестник Всероссийского научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (Вестник ВНИИЖТ). 1995. № 6–7–8. С. 8–14.Nekrashevich V. I., Borodin A. F., Mazanova I. S. Normirovanie grafikovykh razmerov dvizheniya gruzovykh poezdov [Rationing of the schedule dimensions of the movement of freight trains]. Vestnik Vserossiyskogo nauchno-issledovatel'skogo instituta zheleznodorozhnogo transporta (Vestnik VNIIZhT) = Russian Railway Science Journal. 1995;(6-7-8):8-14. (In Russ.).Бородин А. Ф. Автоматизация решения задач развития и использования железнодорожной инфраструктуры и перевозочных ресурсов в Стратегии цифровой трансформации ОАО «РЖД» // Интеллектуальные системы управления на железнодорожном транспорте. Компьютерное и математическое моделирование (ИСУЖТ-2019): материалы Восьмой науч.-техн. конф. (Москва, 21 ноября 2019 г.) / под ред. В. Г. Матюхина, В. И. Строгонова. М.: АО «НИИАС», 2019. С. 22–26.Borodin A. F. Avtomatizatsiya resheniya zadach razvitiya i ispol'zovaniya zheleznodorozhnoy infrastruktury i perevozochnykh resursov v Strategii tsifrovoy transformatsii OAO “RZhD” [Automation of solving problems of development and use of railway infrastructure and transportation resources in the Digital Transformation Strategy of Russian Railways]. Intellektual'nye sistemy upravleniya na zheleznodorozhnom transporte. Komp'yuternoe i matematicheskoe modelirovanie (ISUZhT-2019) [Intelligent Control Systems for Railway Transport. Computer and mathematical modeling (ISUZhT-2019)]. Materials of the VIII scientific and technical conf. (Moscow, November 21, 2019). Moscow: NIIAS Publ.; 2019. P. 22–26. (In Russ.).Алгоритмические решения задач эффективного использования и развития железнодорожной инфраструктуры и перевозочных ресурсов / А. Ф. Бородин [и др.] // Бюллетень Объединенного ученого совета ОАО «РЖД». 2019. № 3. С. 12–22.Borodin A. F., Panin V. V., Prokof′eva E. S., Saybatalov R. F. Algoritmicheskie resheniya zadach effektivnogo ispol'zovaniya i razvitiya zheleznodorozhnoy infrastruktury i perevozochnykh resursov [Algorithmic solutions for the problems of efficient use and development of railway infrastructure and transportation resources]. Byulleten' Ob"edinennogo uchenogo soveta OAO “RZhD” = Bulletin of the Joint Scientific Council of Russian Railways. 2019;(3):12-22. (In Russ.).Козлов П. А., Колокольников В. С. Структурно-функциональная оптимизация больших полигонов железнодорожного транспорта // Транспорт Урала. 2018. № 3 (58). С. 3–7.Kozlov P. A., Kolokol'nikov V. S. Strukturno-funktsional'naya optimizatsiya bol'shikh poligonov zheleznodorozhnogo transporta [Structural and functional optimization of large polygons of railway transport]. Transport Urala = Transport of the Urals. 2018;3(58):3-7. (In Russ.).Колокольников В. С., Слободянюк И. Г. Технология макромоделирования полигонов // Транспорт Урала. 2019. № 3 (62). С. 48–51.Kolokol'nikov V. S., Slobodyanyuk I. G. Tekhnologiya makromodelirovaniya poligonov [Technology of macro-modeling of polygons]. Transport Urala = Transport of the Urals. 2019;3(62):48-51. (In Russ.).Колокольников В. С. Структурно-функциональная опти мизация полигонов на сети железных дорог: дис. … д-ра техн. наук: 05.22.08. Екатеринбург, 2020. 302 с.Kolokol'nikov V. S. Strukturno-funktsional'naya optimizatsiya poligonov na seti zheleznykh dorog [Structural and functional optimization of polygons on the railway network]. Dr. of Sci. thesis: 05.22.08. Ekaterinburg; 2020. 302 p. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.