Badanie wpływu prędkości jazdy pociągów na zdolność przepustową linii szybkiego ruchu

Podobne dokumenty
Techniczno-organizacyjne organizacyjne aspekty wykorzystania Linii Dużych Prędko

Metody obliczania zdolności przepustowej linii szybkiego ruchu

Wpływ systemu sterowania realizującego zasadę ruchomego odstępu blokowego na przepustowość linii kolejowej

Założenia do konstrukcji uniwersalnego systemu stawek dostępu do infrastruktury

Propozycja optymalizacji systemu sygnalizacji na sieci PKP PLK S.A. Andrzej Toruń Marcin Gołębiewski

Zasady przygotowania rozkładowego czasu przejazdu pociągów w PKP Polskie Linie Kolejowe S.A. Ir-21

KOLEJ DUŻYCH PRĘDKOŚCI RZECZ ZWYKŁA CZY NIEZWYKŁA?

Perspektywy rozwoju wysokiej jakości połączeń intercity w Polsce. 16 listopada 2011 r.

Powtórzenie wiadomości z klasy I. Temat: Ruchy prostoliniowe. Obliczenia

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA INFRASTRUKTURY 1) z dnia 18 lutego 2011 r. w sprawie świadectwa maszynisty 2)

Zarządzanie Systemami Transportowymi wykład 05 dla 2 sem. TO i ZBwTM (II stopień)

Kierunki rozwoju kolei dużych prędkości w Polsce

Spis treści. Przedmowa 11

Kierunki rozwoju kolei dużych prędkości w Polsce

Kierunki rozwoju kolei dużych prędkości w Polsce

Lokalizacja projektu

Miejsce i rola kolei samorządowych w nowoczesnym systemie transportowym. dr inż. Andrzej Żurkowski

Monitoring przesyłek oraz rozwijanie możliwości stosowania elektronicznej wymiany danych w procesie przewozowym.

Instrukcja obsługi tymczasowych ograniczeń prędkości (TSR) w systemie ERTMS/ETCS Ie-30

PROWADZENIE RUCHU NA LINIACH METRA. Rozdział 1 Przepisy ogólne

B I U L E T Y N. PKP POLSKIE LINIE KOLEJOWE S.A. Spółka Akcyjna UCHWAŁY ZARZĄDU PKP POLSKIE LINIE KOLEJOWE S.A.

Podstawy sterowania ruchem kolejowym : funkcje, wymagania, zarys techniki / Mirosława Dąbrowa-Bajon. wyd. 3. Warszawa, 2014.

Problemy związane z oceną skuteczności hamulca zespołów trakcyjnych w badaniach i eksploatacji

POCIĄGI KDP NA LINIACH KONWENCJONALNYCH

NOWOCZESNE RODZAJE WYKRESÓW RUCHU W ZASTOSOWANIU DO PRZEWOZÓW AGLOMERACYJNYCH

Systemowa organizacja kolejowych przewozów pasażerskich

PROBLEMY PRZEPUSTOWOŚCI POZNAŃSKIEGO WĘZŁA KOLEJOWEGO PRZY ZWIĘKSZONYM RUCHU AGLOMERACYJNYM dr inż. Jeremi Rychlewski Politechnika Poznańska

Zastosowanie symulatora jazdy PKP Intercity S.A. w kontekście poprawy bezpieczeństwa ruchu kolejowego

Pytania egzaminacyjne dla Kierunku Transport. studia II stopnia stacjonarne i niestacjonarne

Efektywność funkcjonowania środków komunikacji miejskiej

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2017 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

ANALIZA WYBORU SPOSOBU PROWADZENIA RUCHU NA SZLAKU KOLEJOWYM O ZADANYCH PARAMETRACH RUCHOWYCH

OŚRODEK SZKOLENIA I EGZAMINOWANIA MASZYNISTÓW ORAZ KANDYDATÓW NA MASZYNISTÓW KOLEJE MAZOWIECKIE KM SP. Z O.O. DĄBROWA GÓRNICZA,

BADANIA SYMULACYJNE PROCESU HAMOWANIA SAMOCHODU OSOBOWEGO W PROGRAMIE PC-CRASH

NOWE ROZWIĄZANIA TECHNICZNO ORGANIZACYJNE W ŁÓDZKIEJ KOLEI AGLOMERACYJNEJ

Wpływ kolei dużych prędkości na podział międzygałęziowy w transporcie pasażerskim

Modernizacje i rewitalizacje linii kolejowych pomiędzy miastamigospodarzami

Warszawa, dnia 22 maja 2019 r. Poz. 964

Rys Wykres kosztów skrócenia pojedynczej czynności. k 2. Δk 2. k 1 pp. Δk 1 T M T B T A

4. ZNACZENIE ROZKŁADU WYKŁADNICZEGO

SPOSÓB USTALANIA STAWKI JEDNOSTKOWEJ OPŁATY PODSTAWOWEJ NA PODSTAWIE STAWEK CZĄSTKOWYCH I WSPÓŁCZYNNIKÓW KORYGUJĄCYCH WRAZ Z OKREŚLENIEM ICH WARTOŚCI

Załącznik nr 4 do Regulaminu sieci w ramach rozkładu jazdy pociągów

Program budowy linii dużych prędkości w Polsce

System ERTMS/ETCS na pojazdach trakcyjnych w odniesieniu do doświadczeń kolei europejskich

Certyfikacja i autoryzacja ETCS i GSM-R w Polsce. przykłady rzeczywistych procesów i wyzwań w tym zakresie. dr inż. Marek PAWLIK Instytut Kolejnictwa

Zmiana nr 1 do. instrukcji o prowadzeniu ruchu pociągów. na liniach JSK JSK R1. Jastrzębie Zdrój 2016 r. 1

PRĘDKOŚĆ A NATĘŻENIE RUCHU NA DRODZE WIELOPASOWEJ SPEED AND TRAFFIC VOLUME ON THE MULTILANE HIGHWAY

Program budowy linii dużych prędkości

INSTALACJA BADAWCZA SYSTEMU ERTMS/ETCS POZIOMU 1 NA OKRĘGU DOŚWIADCZALNYM INSTYTUTU KOLEJNICTWA W ŻMIGRODZIE

Koleje dużych prędkości we Francji

Komentarz technik elektroenergetyk transportu szynowego 311[47]-01 Czerwiec 2009

TTS TECHNIKA TRANSPORTU SZYNOWEGO

Powiązania ETCS, GSM-R i srk Karol Gruszka, Centrala PKP PLK S.A.

Metoda ustalania wskaźników w rozliczeniach z tytułu wzajemnego honorowania biletów. mgr inż. Szymon Klemba Warszawa, r.

Analiza wybranych problemów dotyczących doboru systemu srk dla linii kolejowej o zadanych parametrach ruchowo-przewozowych

NAJNOWSZE TRENDY W BUDOWIE LINII DUŻYCH PRĘDKOŚCI W EUROPIE. dr inż. Andrzej Massel Centrum Naukowo-Techniczne Kolejnictwa

Tymczasowa instrukcja prowadzenia ruchu pociągów z wykorzystaniem systemu ETCS poziomu 1. Ir-1a

Certyfikacja taboru jako podsystemu. Stanisław Opaliński

BZ WBK S.A. I/O Poznań ul. Zbąszyńska Poznań fax (0-61) NIP tel.

CENTRUM NAUKOWO-TECHNICZNE KOLEJNICTWA

1. TRANSPORT KOLEJOWY

Wpływ zanieczyszczenia torowiska na drogę hamowania tramwaju

PKP S.A. Łódzkie Forum Regionalne Transportu Publicznego. Wybrane zagadnienia związane z siecią linii kolejowych dużych prędkości w Polsce

Shift 2 Rail JTI. dr inż. Marek Pawlik z-ca dyrektora Instytutu Kolejnictwa ds. interoperacyjności kolei

PROJEKT CENNIKA OPŁAT ZA UDOSTĘPNIANIE INFRASTRUKTURY KOLEJOWEJ ZARZĄDZANEJ PRZEZ EUROTERMINAL SŁAWKÓW SP. Z O.O. obowiązujących od 10 grudnia 2017 r.

THE DEPENDENCE OF TIME DELAY FROM QUEUE LENGTH ON INLET OF SIGNALIZED INTERSECTION

Restrukturyzacja Łódzkiego Węzła Kolejowego

Propozycja rozporządzenia Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej w sprawie

Integracja przewozów kolejowych służby publicznej w aspekcie skomunikowań pociągów na mniejszych stacjach

Ruch jednostajnie zmienny prostoliniowy

Rola kolei wąskotorowych w transporcie Szwajcarii

Sieci obliczeniowe poprawny dobór i modelowanie

Program przygotowania do egzaminu na świadectwa maszynisty.

Optymalizacja rezerw w układach wentylatorowych spełnia bardzo ważną rolę w praktycznym podejściu do zagadnienia efektywności energetycznej.

Wpływ zakresu modernizacji linii kolejowych na ich zdolność przepustową na przykładzie sieci kolejowej województwa łódzkiego

B I U L E T Y N. PKP POLSKIE LINIE KOLEJOWE S.A. Spółka Akcyjna UCHWAŁY ZARZĄDU PKP POLSKIE LINIE KOLEJOWE S.A.

WSPÓŁPRACA NAPĘDÓW ZWROTNICOWYCH ZE ZWROTNICAMI ROZJAZDÓW DUŻYCH PRĘDKOŚCI

Średnie miesięczne temperatury powietrza dla sezonu ogrzewczego wentylacji

OCENA PARAMETRÓW JAKOŚCI ENERGII ELEKTRYCZNEJ DOSTARCZANEJ ODBIORCOM WIEJSKIM NA PODSTAWIE WYNIKÓW BADAŃ

PORÓWNANIE WŁASNOŚCI TRAKCYJNO- -RUCHOWYCH LOKOMOTYW EU07 i ET22 ZE SKŁADEM TOWAROWYM

Opis ćwiczenia. Cel ćwiczenia Poznanie budowy i zrozumienie istoty pomiaru przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego Henry ego Katera.

PROJEKT CENNIKA OPŁAT ZA KORZYSTANIE Z INFRASTRUKTURY KOLEJOWEJ O SZEROKOŚCI TORÓW 1435 MM ZARZĄDZANEJ PRZEZ PKP POLSKIE LINIE KOLEJOWE S.A.

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA TRANSPORTU, BUDOWNICTWA I GOSPODARKI MORSKIEJ 1) z dnia 2013 r.

Modelowanie niezawodności prostych struktur sprzętowych

Sosnowiec, ul. Długa 90 CENNIK OPŁAT ZA KORZYSTANIE Z INFRASTRUKTURY KOLEJOWEJ S.A. JAZDY NA CZAS OBOWIĄZYWANIA ROZKŁADU

STATYKA Z UWZGLĘDNIENIEM DUŻYCH SIŁ OSIOWYCH

Badania zachowań pieszych. z wykorzystaniem analizy obrazu. Piotr Szagała Politechnika Warszawska

24 września 2007 r r. 1 marca 2005 r. 1 czerwca 2005 r. 4 czerwca 2012 r. 15 grudnia r. 6 kwietnia 2009 r. 1 stycznia r.

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA INFRASTRUKTURY I ROZWOJU 1) z dnia..r.

Symulatory do szkolenia maszynistów historia, stan bieżący i projekty w toku. Zbigniew Szafrański

Funkcja liniowa - podsumowanie

4. SPRZĘGŁA HYDRAULICZNE

Ruch jednostajnie przyspieszony wyznaczenie przyspieszenia

Wpływ Europejskiego Systemu Sterowania Pociągiem poziomu 2 (ETCS l2) na urządzenia srk

METODY ROZWIĄZYWANIA RÓWNAŃ NIELINIOWYCH

CENNIK. 1. Stawki jednostkowe opłaty podstawowej za minimalny dostęp do infrastruktury kolejowej

Logistyka dystrybucji towarów z wykorzystaniem bezpiecznych technicznych rozwiązań transportu kolejowego

Rola Kolei Bardzo Dużych Prędkości w rozwoju sieci kolejowej w Europie. Bruksela,

Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki. Karta przedmiotu. obowiązuje studentów rozpoczynających studia w roku akademickim 2014/2015

Transkrypt:

Andrzej Żurkowski 1 Instytut Kolejnictwa, Warszawa Badanie wpływu prędkości jazdy pociągów na zdolność przepustową linii szybkiego ruchu 1. WPROWADZENIE Uruchomienie w Polsce w grudniu 2014 roku szeregu połączeń międzyaglomeracyjnych pociągami ED250 (Pendolino), osiągającymi prędkość 200 km/h na zmodernizowanej linii CMK stanowi w myśl dyrektywy 2008/57 o interoperacyjności kolei uruchomienie połączeń Kolejami Dużych Prędkości (KDP). Jednocześnie po raz pierwszy zastosowano urządzenia ETCS poziomu 1 do prowadzenia ruchu pociągów. Wydarzenia te stanowią przesłankę do podjęcia prac badawczo-technicznych, które byłyby podstawą do zdobywania krajowych doświadczeń w przedmiotowym zakresie. W artykule rozpatrywane jest zagadnienie przepustowości Linii Dużych Prędkości (LDP). Decyzja o rozpoczęciu budowy takich linii zależy od wiarygodnych prognoz ekonometrycznych dotyczących minimalnych wielkości potoków pasażerskich, które będą uzasadniały sens ekonomiczny inwestycji. W praktyce w wielu przypadkach okazuje się, że problem jest dokładnie odwrotny. Zapotrzebowanie na przewozy KDP często znacznie przekracza początkowe założenia, a przed organizatorami przewozów staje wyzwanie osiągnięcia możliwie maksymalnych zdolności przewozowych. Zasadne okazuje się zatem poszukiwanie sposobów na zwiększanie przepustowości tych linii, co w połączeniu z zastosowaniem długich, także piętrowych składów pozwala osiągnąć zamierzony efekt. Obecna sytuacja eksploatacyjna na linii CMK, po której oprócz składów ED250 (nazwa handlowa EIC Premium) kursują także konwencjonalne pociągi międzyaglomeracyjne EIC oraz międzyregionalne TLK i regionalne, daleka jest jeszcze od saturacji. Przeprowadzone analizy pozwalają jednak już teraz wyciągać wnioski odnośnie do zastosowanego systemu prowadzenia ruchu oraz porównać możliwości techniczne na krajowych kolejach z doświadczeniami innych zarządów europejskich. Piśmiennictwo naukowo-techniczne w dziedzinie obliczania zdolności przepustowej oraz zagadnień z tym związanych obejmuje szereg pozycji [2, 4 9]. Wychodząc od opisu ruchu pociągów na LDP autorzy proponują między innymi podejście analityczne, związane zarówno z doświadczeniami poszczególnych kolei (przewoźników i zarządców infrastruktury), jak uogólnieniami na użytek uniwersalny [1]. Podejście to zostało opisane w poprzednim artykule autora [11]. Skrótowy przegląd tej bibliografii zamieszczony zostaje w rozdziale 2 i dokonany został pod kątem wykorzystania tych doświadczeń w warunkach polskich. Zastosowany na CMK system ETCS wykorzystywany jest wyłącznie do prowadzenia ruchu pociągów ED250 z prędkością 200 m/h. Urządzenia poziomu 1 współpracują z istniejącą sygnalizacją blokady czterostwanej, co pozwala prowadzić pozostałe pociągi z prędkościami 160 m/h i mniejszymi w oparciu o wskazania semaforów. Wyposażanie lokomotyw w urządzenia pokładowe pozwoli stopniowo rozszerzać zastosowanie ETCS. W artykule skoncentrowano się zatem na odniesieniach do sytuacji w Polsce. W rozdziale 3 przedstawiono rozważania dotyczące hipotetycznej sytuacji saturacji przepustowości w przypadku pełnej specjalizacji CMK do ruchu pociągów z dużymi prędkościami. Przeprowadzone obliczenia pozwalają jednocześnie ocenić efekty zastosowania sygnalizacji kabinowej dla przepustowości linii oraz wskazać prędkość, przy której przepustowość linii jest w takich warunkach maksymalna. Wybór prędkości stosowanych na LDP jest zagadnieniem interdyscyplinarnym: przede wszystkim technicznym, ale również ekonomicznym, eksploatacyjnym oraz handlowym [6], [7], [10]. Ocena wpływu prędkości na przepustowość linii jest ważnym przyczynkiem do podejmowania decyzji w tym względzie. 1 azurkowski@ikolej.pl Logistyka 4/2015 1233

2. METODY OBLICZANIA ZDOLNOŚCI PRZEPUSTOWEJ LINII DUŻYCH PRĘDKOŚCI 2.1. Zagadnienia ogólne Metody obliczania zdolności przepustowych linii kolejowych są rozwijane od wielu lat. Klasyczne podejście, stosowane w przypadku tzw. handlowych wykresów ruchu (o zróżnicowanych czasach jazdy pociągów), jest następujące [10, s. 84]: T o t z 1440 T = (1) 0 N d t z N d dobowa zdolność przepustowa [par pociągów na dobę], 1440 liczba minut w dobie, czas przeznaczony na czynności utrzymania linii w ciągu doby [min], maksymalny czas zajętości odcinka krytycznego [min]. Rozwój technologii stosowanej na kolei, związanej z systemami sterowania ruchem i konstrukcją taboru wymaga opracowania nowych metod obliczania zdolności przepustowych. Przykładem ewolucji poglądów w tym zakresie może być nowelizacja Karty UIC Przepustowość, której pierwsza wersja UIC 405.1 R powstała w 1979 roku, a kolejna (z 2004 roku) UIC 406 R po niespełna dziesięciu latach została gruntownie zmodyfikowana [1]. Specyfika Linii Dużych Prędkości w przypadku ich wykorzystywania tylko do ruchu składów KDP powoduje, że metoda obliczeniowa jest bardzo prosta. Jednakowe parametry techniczno-ruchowe takich pociągów oraz dwutorowe linie oznaczają równoległy rozkład jazdy, zatem przepustowość jest funkcją czasu następstwa pociągów. Zastosowanie znajduje zatem prosty wzór: 60 N d = k (2) tn N d dobowa zdolność przepustowa Linii Dużych Prędkości [par pociągów na dobę], k liczba godzin kursowania składów KDP w dobie, minimalny czas następstwa pociągów [min]. t n Powyższe podejście zakłada, że czynności utrzymaniowe LDP realizowane są (głównie w porze nocnej) w czasie T 0, który jest równy T 0 = 1440 60 k minut. Obliczona teoretycznie zdolność przepustowa powinna zostać zmniejszona, zgodnie z zaleceniami UIC [1], [9]. Ma to na celu uwzględnienie rzeczywistych warunków eksploatacyjnych, zapewnienie płynności ruchu pociągów oraz zmniejszenie wpływu ewentualnych opóźnień. Rekomendowane współczynniki przedstawiono w poniższej tabeli. Tabela. 1. Rekomendowane wartości zajętości infrastruktury kolejowej. L.p. Rodzaj linii kolejowej Godziny szczytu Pozostałe godziny 1. Linie dedykowane do ruchu podmiejskiego 85% 70% 2. Linie Dużych Prędkości. 75% 60% 3. Linie o ruchu mieszanym. 75% 60% Źródło: opracowanie na podstawie[1] i [9]. Zdolności przepustowe istniejących LDP zależą od szeregu czynników: parametrów technicznych składów KDP, profilu linii kolejowych oraz poziomu zastosowanego systemu ETCS. Przykładowo można podać, że zastosowanie tego systemu na linii TGV Paryż Lyon i zastąpienie stosowanego dotychczas TVM300 pozwoliło skrócić czas następstwa pociągów z 5 do 3 minut, co oznacza zwiększenie przepustowości z 12 do 20 par pociągów na godzinę. Przegląd metod obliczeniowych stosowanych przez w poszczególnych krajach oraz w układzie międzynarodowym przedstawiono w kolejnych podrozdziałach. 1234 Logistyka 4/2015

2.2. Obliczanie czasu następstwa pociągów [8, 9] Współczesne podejście metodyczne do ustalania czasu następstwa pociągów, wspólne dla wszystkich rodzajów sygnalizacji, opiera się na fundamentalnym pojęciu czasu zajęcia odstępu blokowego przez pojedynczy pociąg. Przyjmując podstawową zasadę prowadzenia ruchu w odstępie drogi a zatem ustalając, że w danej chwili na danym odstępie może znajdować się tylko jeden pociąg [5 s. 21][11, s. 104]. Niezależnie od rodzaju stosowanej blokady granice takiego odstępu wyznaczają (osłaniają) dwa sygnalizatory. Czas zajęcia odstępu blokowego t z przez pojedynczy pociąg składa się z następujących czasów: t = t + t + t + t + t (3) z u r os t z czas zajęcia odstępu blokowego przez pojedynczy pociąg [s], t u czas przygotowania drogi przebiegu (zależy od rodzaju blokady) [s], t r czas reakcji maszynisty na zauważony sygnał, zazwyczaj równy 0,2 minuty (około 12 sekund), t os czas przejazdu pociągu pomiędzy tarcza ostrzegawczą a semaforem osłaniającym odstęp blokowy [s], t b czas fizycznej zajętości odstępu blokowego przez pociąg [s], t zw czas zwolnienia odstępu blokowego (zależy od długości pociągu) [s]. Czas zajętości odstępu blokowego wyznacza minimalny czas następstwa pociągów t n, co graficznie przedstawiono na rysunku 1. b zw Rys. 1. Czas następstwa dwu kolejnych pociągów w ruchu równoległym. Źródło: opracowanie na podstawie[8] i [9]. W ten sposób definiowane i obliczane są dwa podstawowe czasy związane z ruchem pociągów: czas zajętości odstępu blokowego, który dotyczy tylko jednego pociągu oraz czas następstwa, który dotyczy dwu kolejnych pociągów. 2.3. Badanie zdolności przepustowych Przegląd metod rozpocznijmy od podejścia teoretycznego [2, s. 1-8], które nie jest związane z konkretnym systemem sygnalizacji zatem zakłada, że system taki powinien spełniać założenia teoretyczne i wynikające z nich wymagania eksploatacyjne. Autor przyjmuje następujące założenia techniczno-ruchowe: prędkość maksymalna pociągów o długości 400 m wynosi 300 km/h (83,33 m/s), średnie przyspieszenie rozruchu 0,3 m/s 2 i hamowania 0,5 m/s 2. Droga hamowania 7 200 m zostaje wydłużona od wartości teoretycznej 6 944 m z uwagi na czas reakcji systemu prowadzenia ruchu oraz reakcji systemu hamulców w składzie. Droga zapasowa, uwzględniana zwyczajowo z uwagi na margines bezpieczeństwa wynosi 100 m. Dla tak ustalonych warunków minimalna odległość dzieląca dwa kolejne pociągi, liczona pomiędzy ich czołami, wynosi 7 700 m (rysunek 2). Uwzględniając prędkość 300 km/h odpowiada to czasowi następstwa równemu około 93 sekundy. Jest to wartość teoretyczna, która powinna zostać powiększona o rekomendowany w Karcie UIC współczynnik wiążący obliczenia teoretyczne z zastosowaniem praktycznym (25 %). Logistyka 4/2015 1235

Rys. 1. Teoretyczna minimalna odległość dwu kolejnych pociągów jadących 300 km/h Źródło: [2]. Minimalny czas następstwa wynosi w ten sposób około 2 minut, co jest wielkością trudną do osiągnięcia w warunkach rzeczywistych. W kolejnej części swojej pracy [2] Autor rozpatruje straty czasu związane z zatrzymaniem pociągu na stacji pośredniej oraz możliwymi do uzyskania czasami przejazdu przez głowice dużych stacji czołowych. Rozważania te zostają tutaj pominięte. Doświadczenia kolei francuskich, które eksploatują najdłużej w Europie, czyli od 1981 roku połączenia TGV pozwoliły na opracowanie metody, która pozwala na określenie tzw. prędkości krytycznej c, dla której wykorzystanie linii szybkiego ruchu jest optymalne. Zarys tej metody jest następujący [6, s. 50-52]. Minimalny czas następstwa dwu kolejnych pociągów na linii szybkiego ruchu wyposażonej w sygnalizacje kabinową powinien spełniać następujący warunek. Jeśli pierwszy ze składów natrafia na przeszkodę uruchomione zostaje hamowanie nagłe. Skład rozpoczyna zatem hamowanie nagłe z maksymalnym możliwym do uzyskania opóźnieniem. Następuje przekazanie informacji do kolejnego składu poprzez system prowadzenia ruchu. Skład ten powinien zatrzymać się w bezpiecznej odległości od przeszkody w trybie hamowania służbowego. Minimalną odległość D min () dzielącą dwa pociągi jadące ze stałą prędkością po linii położonej na terenie płaskim określa wzór: 2 D ( ) = + t E + d + L + l (4) min p 2 ah a h opóźnienie hamowania pociągu [m/s 2 ], t E czas transmisji informacji w systemie sygnalizacji [s], d odległość punktu zatrzymania od przeszkody [m], L l 1 długość odstępu blokowego [m], długość pierwszego pociągu [m]. Badając przebieg funkcji D() można określić wartość c, dla której zdolność przepustowa jest maksymalna. Elementy powyższego podejścia zostaną wykorzystane w kolejnym rozdziale w kontekście możliwości zastosowania ich w warunkach polskich. Metoda stosowana w Hiszpanii ta jest aplikacją metody opisanej powyżej i odnosi się do francuskich systemów sygnalizacji TVM stosowanych przez RENFE [6, s. 223-225]. Odległość D pomiędzy dwoma kolejnymi pociągami obliczana jest jako suma długości dwu odstępów blokowych L, długości składu l p oraz odległości l od, z jakiej następuje odczyt wskazania sygnalizacji, wynoszącej około 300 m. Wzór na godzinną zdolność przepustową N g otrzymuje postać: N g = 3600 2 L + l + l p Obliczone po odpowiednich przekształceniach czasy następstwa pociągów TGV wynoszą kolejno h TVM300 = 2 min. 54 sek. oraz h TVM430 = 2 min 11 sek. Uwzględniając ponadto rekomendowany w Karcie UIC od (5) 1236 Logistyka 4/2015

współczynnik wiążący obliczenia teoretyczne z zastosowaniem praktycznym otrzymuje się czasy następstwa 5 i 3 minuty, a zatem odpowiadające przepustowości odpowiednio 12 i 20 par pociągów na godzinę. Koleje SBB eksploatują obecnie ogólnokrajowy system połączeń pasażerskich Rail 2000, należący niewątpliwie do najnowocześniejszych na świecie. Prezentowana dalej metoda [4, s. 2-3] odnosi się zasadniczo do ETCS poziomu 2, a jej założenie to prowadzenie w pełni bezpiecznego ruchu pociągów dużych prędkości z możliwie minimalnym czasem następstwa pociągów. Czas ten opisany zostaje następującym wzorem. 1 1 + n lo + l p t n = t r + + + t 2 a t n minimalny techniczny czas następstwa pociągów [s], t r czas reakcji maszynisty [s], n liczba odstępów niezbędnych do zatrzymania pociągu od prędkości [szt.], a h średnie opóźnienie hamowania [m/s 2 ], prędkość pociągów [m/s], t o droga ochronna [m], l p długość pociągu [m], t i czas działania blokady [sek.]. Autor podaje przykład obliczeniowy następującej postaci: h i (6) 0,6 500 tn = + + 10 (7) a h sugerując następujące wartości: a h = 1,0 m/s 2, l o = 100 m, l p = 400 m, t r + t i = 10 s. Zastosowanie metody w oparciu o obliczenia wartości funkcji t n () dla prędkości od 20 do 320 km/h (5,6 88,9 m/s 2 ) otrzymuje się wykres postaci (rysunek 2). czas [min] Czas następstwa w funkcji prędkości Rys. 2. Czas następstwa pociągów w funkcji prędkości Źródło: [3, obliczenia własne]. 0 100 200 300 400 prędkość [km/h] Dla przyjętych wartości parametrów optymalna okazuje się prędkość 100 km/h, dla której rozpatrywana linia kolejowa ma największą przepustowość. Uwzględniając zalecenia UIC dotyczące współczynnika odnoszonego do obliczeń teoretycznych czas następstwa pociągów należałoby przyjąć około 2 minut, co oznacza zdolność przepustową równą 30 par pociągów na godzinę. Autor metody zwraca uwagę [4], że 75% wartości funkcji t n () zależy od pierwszego członu równania (8). Powyższe międzynarodowe doświadczenia zostaną wykorzystane w kolejnym rozdziale. Logistyka 4/2015 1237

3. ORGANIZACJA RUCHU POCIĄGÓW NA CMK Przeprowadzony powyżej przegląd metod obliczania zdolności przepustowej umożliwia przeanalizowanie organizacji przewozów na linii CMK wyposażonej w czterostawną blokadę liniową dla dwu przypadków ruchu: (1) pociągów zestawionych ze składów wagonowych i lokomotyw z prędkością 160 km/h, (2) składów ED250 z prędkością 200 km/h. Dane niezbędne do przeprowadzenia obliczeń zestawiono w tabeli 2. Tabela. 2. Parametry techniczno-ruchowe linii CMK. L.p. Parametry Pociągi ED250 160 km/h 200 km/h 1. długość drogi reakcji maszynisty/etcs na zauważony sygnał l r [m] 533 1300 2. długość drogi hamowania przyjętej dla danej linii l h [m] 1300 1400 3. długość drogi ochronnej za semaforem l o [m] 15 50 15 50 4. długość drogi przejeżdżanej przez pociąg podczas zmiany świateł na semaforze l t [m] 444 556 5. długość pociągu l p [m] 300-400 187,4 Źródło: opracowanie własne na podstawie[3], [10] oraz pomiarów wartości rzeczywistych. Przypadek (1) Zgodnie ze stosowanymi w Polsce zasadami prowadzenia ruchu minimalną odległość D min pomiędzy pociągami obliczyć można ze wzoru odnoszącego się do tradycyjnej sygnalizacji, w której pociągi prowadzone są przez maszynistów na podstawie obserwacji wskazań semaforów [3, s. 241]: 3 D min = lr + lh + lo + lt + l p (8) 2 Podstawiając odpowiednie wartości parametrów zgodnie z danymi zawartymi w tabeli 1 otrzymujemy wartość D min równą 3257 m, co dla prędkości 160 km/h odpowiada minimalnemu czasowi następstwa (tzw. technicznemu): Dmin t n = (9) wynoszącemu w tym przypadku około 73 sekund. Przypadek (2) W tym przypadku zakładamy, że regulowanie prędkości jazdy i rozpoczęcie procesu hamowania następuje automatycznie w oparciu o wskazania ETCS L1. Przyjmując zatem ponownie wartości wskazane w tabeli 1, w tym drogę hamowania składu ED250 wyznaczoną na podstawie pomiarów rzeczywistych otrzymujemy wartość D min równą 4193 m, co z uwagi na większą prędkość pociągów odpowiada praktycznie identycznemu czasowi następstwa wynoszącemu 75 sekund. Porównując wyniki okazuje się, że zastosowanie ETCS, które w przypadku poziomu pierwszego odtwarza sygnały generowane przez istniejącą blokadę samoczynną z ograniczeniem do odczytu jedynie z balis w okolicach sygnalizatorów prowadzi do wyznaczenia odległości pomiędzy dwoma kolejnymi pociągami dłuższej o ponad 800 metrów. Natomiast z uwagi na różnicę prędkości wynoszącą 40 km/h czas następstwa pozostaje praktycznie identyczny. Zgodnie z tabelą 1 czas ten należy zwiększyć o 25 40 % co oznacza, że w przypadku (1) oraz (2) wyniesie on niespełna dwie minuty. Wyznaczony czas następstwa jest technicznie trudny do zrealizowania. W praktyce czas następstwa stosowany na CMK wynosi 5 minut i jest on wystarczający zarówno z uwagi na niezbędną zdolność przepustową, jak i bezpieczeństwo ruchu pociągów. Kontynuując rozważania teoretyczne warto zauważyć, że średnia wartość opóźnienia hamowania pociągu a h zmienia się w określonych przedziałach prędkości. Tym samym droga hamowania pociągu l h zmienia się w sposób nieliniowy w funkcji prędkości. Wzór (9) należałoby zatem zapisać w postaci funkcji: 1238 Logistyka 4/2015

t n 3 l l ( ) ( ) ( ) l l l D r + h + o + t + p min = tn = = 2 (10) Opierając się na wynikach rzeczywistych pomiarów przeprowadzonych przez Instytut Kolejnictwa uzyskano zależności a h () oraz l h () i opisano je w postaci funkcji. Stosując je do powyższego wzoru z uwzględnieniem parametrów dla przykładu (2) i po przeprowadzeniu odpowiednich uproszczeń otrzymujemy wzór: t n ( ) gdzie L E = l r + l o + l t + l p. Wykres funkcji t n () przedstawiono na rysunku 4. = L Ε + 2,2 exp 007 ( 0, ) (12) czas [s] 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Czas następstwa w funkcji prędkości 0 50 100 150 200 250 300 350 prędkość [km/h] Rys. 3. Minimalny odstęp drogi D pomiędzy kolejnymi pociągami. Okazuje się, że z punktu widzenia najkrótszego czasu następstwa pociągów, pozwalającego na osiągnięcie maksymalnej zdolności przepustowej optymalna prędkość dla ruchu składów ED250 na linii CMK wynosi 180 km/h, gdyż wówczas t n = 74 sekundy. 4. WNIOSKI Uruchomienie na Centralnej Magistrali Kolejowej w grudniu 2014 roku połączeń obsługiwanych składami ED250 z prędkością 200 km/h z jednoczesnym zastosowaniem systemu ETCS poziomu 1 oraz doświadczenia związane z badaniem składu i pierwszymi miesiącami jego eksploatacji pozwalają na sformułowanie następujących wniosków. Ruch z prędkością powyżej 160 km/h na tej linii prowadzony wyłącznie na podstawie sygnalizacji kabinowej wymaga większej odległości pomiędzy dwoma kolejnymi pociągami. Wynika to głownie z przewagi maszynisty nad systemem sygnalizacji kabinowej opartym na punktowych odczytach balis, gdzie może on reagować na sygnały widoczne już z odległości kilkuset metrów. System natomiast dokonuje odczytu wyłącznie bezpośrednio przed semaforem. Na CMK nie ma bowiem dodatkowych balis na odstępach. Wyższa skuteczność hamowania oraz większa prędkość jazdy niwelują tę stratę, gdyż czas następstwa pociągów pozostaje praktycznie identyczny. Możliwa teoretycznie do uzyskania zdolność przepustowa odpowiadająca czasom następstwa około 2 minut nie jest obecnie potrzebna. Warto jednak zauważyć, że czasy te zależą w sposób nieliniowy od prędkości, z jaką prowadzony jest ruch pociągów. Przewidywane w przyszłości podwyższanie tej prędkości może prowadzić do zmniejszenia zdolności przepustowej. Logistyka 4/2015 1239

Ustalenie prędkości, z jaką prowadzony jest ruch pociągów na liniach KDP jest jednym z ważnych parametrów decydujących zarówno o kosztach eksploatacyjnych, przychodach jak i o bezpieczeństwie ruchu kolejowego. Dokładna analiza tych uwarunkowań powinna być podstawą do podejmowania odpowiednich decyzji zarówno na etapie projektowania linii, jak też w wyniku analizy doświadczeń uzyskiwanych z eksploatacji. Streszczenie Zdolność przepustowa linii szybkiego ruchu zależy od bardzo wielu czynników technicznych, organizacyjnych i eksploatacyjnych. Specyfika ruchu kolejowego na takich liniach polega na kursowaniu składów o identycznych parametrach technicznoruchowych oraz na koncentracji przewozów w porze dziennej. Jednocześnie często występującym problemem jest niedostatek zdolności przepustowej, a w konsekwencji również przewozowej takich linii. W referacie przedstawiono zasady obliczania zdolności przepustowej, szczególnie w aspekcie doboru optymalnej prędkości maksymalnej pociągów. Sformułowane wnioski I propozycje odnoszą się do warunków polskich (sygnalizacja, zasilanie) istniejących na Centralnej Magistrali Kolejowej. Słowa kluczowe: ruch kolejowy, linie szybkiego ruchu, zdolność przepustowa, optymalizacja prędkości. Testing the speed influence on the high speed line capacity Abstract The capacity of the high speed line depends of many technical, organizational and operating factors. Specificity of railway traffic on such lines consists on identical basic parameters for high speed trains and the concentration of railway traffic in the day time. The frequent problem is the insufficiency of the line capacity. The rules of the line capacity calculation were introduced in the report, particularly in the aspect of the optimum trains speed choice. Formulated conclusions and proposals treat to Polish conditions (signaling, power supply) existing on the CMK (central line) route. Key words: railway traffic and operations, high speed lines capacity, optimum speed. LITERATURA [1] Code UIC 406 R Capacité. UIC, Paris 2013. [2] Connor P. Rules for High Speed Line Capacity. Railway Technical Web Pages. Info paper No. 3 [3] Dąbrowa-Bajon M. Podstawy sterowania ruchem kolejowym. Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa 2007. [4] Emery D. Reducing the headway on high-speed lines. Swiss Transport Research Conference. Ascona 2009. [5] Hansen A.I, Pachl J.: Railway Timetabling & Operations. Eurailpress, Hamburg 2014. [6] Leboeuf M. Grande itesse ferroiaire. Le cherche midi, Paris 2013. [7] Pita A.L. Explotación de líneas ferrocarril. Ediciones Uniersidad Politécnica de Catalunya. Barcelona 2008. [8] Winter P. Compendium on ERTMS. Eurailpress, Hamburg 2009. [9] Winter P. Influence of the ETCS on line capacity. UIC, Paris 2008. [10] Żurkowski A., Pawlik M.: Ruch kolejowy i przewozy. Sterowanie ruchem. KOW, Warszawa 2010. [11] Żurkowski A. Metody obliczania zdolności przepustowej linii szybkiego ruchu. Logistyka 3/2015. 1240 Logistyka 4/2015