Capacitatea infrastructurii feroviare

[vancouver]

As incepe un nou subiect legat de capacitatea liniilor feroviare.

Pentru inceput un video in limba germana realizat de un profesionist, din care o sa extrag niste informatii. Videoul se numeste "Joaca cu numărul de trenuri: capacitatea infrastructurii feroviare". Adica exact ce ne interesează:

Traducere libera:

Min. 17:50 Upgrade-ul unei linii simple la linie dubla creste capacitatea nu doar cu 100%, ci de 3-4 ori.
Min. 18:00 In mod corespunzător, extinderea de la 2 la 3 linii nu aduce o crestere a capacitatii de 50%, ci doar de 25-30%.
Min. 18:11 Un upgrade la 4 linii in raport cu 2 linii poate sa aduca mai mult decat o dublare a capacitatii, mai ales in cazul traficului mixt (calatori + marfare n.m.), pentru ca prin separarea consecventa a traficului lent de cel rapid se creaza capacități care nu se justifică doar prin creșterea fizică a capacității, ci derivă din egalizarea vitezelor pe respectivele fire de circulatie.

In general in video autorul de ocupa de explicarea modului in care se circula pe cai ferate duble, adica atunci cand avem cate un fir dedicat fiecarui sens de mers (normalitatea in lumea civilizata a magistralelor feroviare). Autorul nu se ocupă de analizarea cailor ferate simple, pe care se circula bidirectional folosind un singur fir. Afirmatia de la min. 17:50, legata de cresterea capacitatii de 3-4 ori la 2 fire fata de unul este facuta fara alte comentarii si justificari in acest video si o sa revin pe aceasta tema cu alte date suplimentare, pentru ca pe noi asta ne intereseaza mai mult.

[vancouver]

Aici este un alt link interesant:

https://karl.brodowsky.com/2013/07/11/kapazitat-und-anzahl-der-gleise/

Autorul compara urmatoarea situatie:
- 10 km intre punctele A si B
- linie simpla, vs. linie dubla, vs. linie tripla, vs. cvadrupla
- in toate cazurile trenurile R de calatori circula cu 200 km/h, inclusiv prin statiile de capat A si B, trenurile de marfa G circula cu 100 km/h
- in A si B capacitatea este nelimitata
- mereu vine o succesiune de 1 tren R, unul G, apoi in sens invers unul R, unul G si asa mai departe
- intre trenuri buffer de siguranta 3 minute minim

Rezultatul exercitiului:
- 1 fir:  5 trenuri / sens / oră
- 2 fire: 13,3
- 3 fire: 20
- 4 fire: 40

Concluzii:
- aproape triplare de la 1 la 2 fire
- dublare de la 3 la 4 fire, prin separarea completa marfa de calatori si astfel toate trenurile circula pe un anumit fir cu aceeasi viteza si nu mai apar timpi morti

Daca in loc de 200 km/h pentru calatori si 100 pentru marfa scadem vitezele la ceva mai realist pentru Romania, capacitatile o sa scada insa mult. Revin cu niste calcule dupa acelasi model.

[Xenos]

As vrea sa fac o observatie empirica ce tine de discutiile cu cvadruplarea pe M 300 si M 800.
Am venit ieri de la Constanta pana la Bucuresti si, in conditiile in care A 2 este paralela cu calea ferata de la Fetesti incolo, am vazut un singur tren de calatori (dus spre Constanta) si 3 marfare.
La fel, pe M 300 pe la busteni sunt ore in sir - si stau acolo cam o luna in fiecare vara, exact langa calea ferata, stiu ce vorbesc - in care nu trece nimic, nici marfar, nici calatori.

As incepe asadar prin a spune ca daca ne obisnuim cu ideea organizarii eficiente a cailor duble electrificate pe care le avem si constatam ca avem cam un tren de calatori la 3-5 minute, abia atunci nu ne mai ajunge capacitatea. In rest, sa stai cu liniile goale, fara mentenanta, cu material rulant praf si care merge prea incet si sa plangi dupa capacitati in plus mi se pare inutil, daca nu cumva chiar daunator.

[vancouver]

In video-ul din prima postare la minutul 14:30 ajunge omul acela la o cifra: 144.

144 de trenuri / zi / sens pentru o cale ferata dubla, folosita in comun de marfa si trenuri de calatori rapide, la un grad de ocupare pentru o eficienta optima conform DB de 0,5 si la o schema de trenuri asa cum a presupus-o autorul (adica 2 trenuri rapide la 15 min intre ele si cate marfare mai incap la limita intre ele si dupa ele, totul candentat la ora - adica peste o ora iar se repeta schema cu 2 trenuri rapide la 15 min. intre ele).

Acest grad de ocupare a liniei de 0,5 este ales de DB in mod foarte precaut, zice autorul, pentru ca la limita schema lui ar permite un grad de ocupare de 0,78.

Ca sa intelegem cat mai simplu, un grad de ocupare de 1,00 este maxim si ar rezulta daca toate trenurile circula cu aceeasi viteza (nu conteaza cat este) la intervalul minim permis de semnalizare, adica la 1 bloc de linie distanta. Cum insa avem acea perturbare produsa de cele 2 trenuri rapide la 15 minute intre ele in prima parte a orei analizate, rezulta timpi morti si se ajunge doar la 0,78.

Daca gradul de ocupare este mai mic (0,5) raportat la maximul posibil teoretic in schema propusa (0,78), activitatea este mai confortabila, eventuale intarzieri mici mai pot fi recuperate. Daca te apropii si fortezi un program orar apropiat de 0,78, atunci orice mica intarziere a unui tren se repercuteaza la toate celelalte si nu mai poate fi recuperata - toate intarzierile ajung sa se adune.

Totusi autorul considera prea precauta valoarea de 0,5 a DB, care vrea sa-si faca viata usoara. Calculand conform UIC, care zice ca la orele de varf se poate merge pana la 0,75 grad de ocupare, rezulta un maxim de 10 trenuri pe sens pe ora - adica schema cu 2 trenuri rapide la 15 min intre ele si in rest marfare este fezabila. Inseamna teoretic 240 trenuri / sens / zi.

Daca am creste viteza tuturor marfarelor sau am scadea viteza ICE-urilor, atunci capacitatea ar creste si mai mult, pentru ca creste uniformitatea. Invers, daca scad viteza fie si a unui singur marfar (ele nu se pot depasi, deci toate vor merge cu acea viteza scazuta) sau cresc viteza trenurilor de persoane, atunci capacitatea scade.


In alta situatie, daca punem cele 2 trenuri rapide sa circule nu la 15 min intre ele ci unul in spatele celuilalt, atunci iarasi creste capacitatea. La acelasi coeficient de ocupare a liniei de 0,5 (DB) rezulta doar prin aceasta permutare o capacitate de 7 in loc de 6 trenuri pe ora, adica 168 in loc de 144 pe zi.

-------------------

Ce ne intereseaza pe noi, in Romania. Vedem capacitatile ca se situeaza undeva intre 120 si 180 de trenuri / zi / sens pentru o cale ferata dubla.

Intrebarea este: Cate trenuri circula real acum pe M800 Fetesti-Medgidia, resp. pe M300 Buc-Ploiesti? Sau in alte puncte de interes, de ex. pe M100 pe care vrem sa o reabilitam intre Drobeta si Caransebes?

Daca - asa cum zice Xenos - sunt ore intregi fara trenuri - atunci pe caile duble orice discutie despre capacitate trebuie abandonata, ea nefiind nici pe departe atinsa.

[vancouver]

Schema care tot apare in filmare, explicata.



Schema se refera numai la un sens de mers al unui linii duble. In sens opus pot aparea diferente, date de amplasarea statiilor de refugiu pentru marfare.

Observam ca este esential sa existe multe statii de refugiu pentru marfare, ca sa poata sa mearga cat mai mult pana cand dreptunghiurile rosii tind sa se apropie tot mai mult de alea albastre.

Deci cresterea capacitatii se poate face prin:
- uniformizarea vitezelor (cum nu ne dorim scaderea la calatori, ar fi de ajutor masuri de crestere a vitezei la marfa)
- multe statii cu linii secundare pentru retragerea marfarelor (M800=?)
- crearea de pachete de trenuri rapide, care sa circule imediat unul dupa altul (exemplu pe M800: 2 sezoniere + un privat + un tren normal Buc-Cta puse sa circule la 5 min. unul dupa altul, restul orei liber pentru marfare)
- noaptea, daca lipsesc trenurile rapide perturbatoare

[vancouver]

Acum hai sa ne ocupam de situatia cu un singur fir.

In toate exemplele de mai jos o sa plec de la o situatie idealizata, mai ales in capete. O sa analizam ce se intampla intre A si B, presupunand ca atat in A cat si in B capacitatea este nelimitata si se intra / iese cu aceeasi viteza ca pe intreaga linie.

Intre graficele de mai jos diferenta este la viteza trenurilor.

GRAFIC 1:



GRAFIC 2:



GRAFIC 3:



Concluzii:

1. La schema de trafic mixt selectata, capacitatea maxima nu creste, daca viteza trenurilor de calatori creste. Desigur, trenurile de calatori vor parcurge sectiunea de 1 fir mai repede, dar numarul total de trenuri care poate fi prelucrat pe ora / resp. pe zi ramane neschimbat (graficul 1 si 2).

2. Daca in schimb reusim sa crestem viteza trenurilor de marfa (graficul 3), atunci reusim sa crestem si capacitatea.

Practic capacitatea liniei simple este data de cel mai lent tren. Ca atare la o eventuala reabilitare scopul primordial pe zonele de linie simpla trebuie sa fie evitarea cu orice pret a incetinirilor (fie si punctuale, marfarele revenind apoi greu la o viteza mai mare, deci media se va apropia de viteza cea mai mica punctuala).

Dupa parerea mea prin tema de proiect ar trebui sa fie obligatorie o viteza de minim 80 km/h pentru trenurile de marfa pe toate liniile simple. Valabil atat la Cluj - Oradea, cat si la Drobeta - Caransebes.

[AndreiB]

Viteza trenurilor de marfa in Romania e limitata si de materialul rulant foarte slab - vezi cate navete de 40(?)km/h circula pe M800.

Fara investitii majore in vagoane de marfa noi, o viteza minima de marfa de 80km/h e utopica, inca.

Imho - acolo e problema majora care trebuie adresata prima.

[vancouver]

Acum hai sa vedem ce se intampla daca zona de un fir se lungeste de la 10km la 20km:



Concluzia: e nasol. Cu cat zona de un fir, fara statii de retragere pentru trenurile lente, se lungeste, cu atat capacitatea scade spre niveluri catastrofale, de gen 2 trenuri / ora / sens.

Sa nu uitam: totul aici in grafice este idealizat!

Conform DB fata de graficul ideal e bine sa se mearga pe un coeficient de incarcare de 0,5 la liniile duble, care era cam 65-70% din coef. maxim de incarcare posibil in caz de trafic mixt (restul pana la 100% sunt timpii morti). Adica DB sugereaza ca e bine sa iei un 30-35% marja de siguranta la doua fire ca sa poti absorbi evenimente gen intarzieri. Eu zic ca putem aplica aceasta marja si aici.

Un fir pe 10 km aveam ideal 3-3,7 trenuri/sens/ora => aplicam marja 70% => in trafic real capacitatea este de 2,1 - 2,6 trenuri/sens/ora.

Un fir pe 20 km (fara gari cu linii de asteptare) avem ideal 2 trenuri/sens/ora => real 1,4 trenuri/sens/ora

[vancouver]

@AndreiB, exact asta rezulta din grafice. Cresti viteza trenului celui mai lent, cresti capacitatea.

Cum propui sa procedam? Vagoanele de marfa apartin privatilor (80% din volumul de marfa carat acum de privati) iar la cele ale CFR Marfa statul trebuie sa se poarte tot de parca ar fi ale unui privat (nu are voie sa dea ajutor de stat).

Deci - investitii in vagoane de marfa noi = imposibil ca statul sa faca asta in mod direct, adica sa cumpere vagoane mai noi.

Altii cum fac? Ungurii, bulgarii, sârbii, polonezii? Acolo pur si simplu firmele cumpara vagoane mai noi asa din nimic sau din respect patriotic fata de calatori?

[AndreiB]

Cred ca se poate impune prin interdictii de circulatie pe anumite magistrale (aglomerate) in intervale orare aglomerate (e.g. ziua) a trenurilor cu viteze mai mici de e.g. 60km/h.

[vancouver]

Problema pare a fi ca unii mecanici merg intentionat incet, dupa modul "timpul trece, leafa merge". Bine, in mod curios cam toate trenurile DB in Romania le vezi trecand in viteza, deci e vorba si de managementul intern al fiecarei firme.

Asa ca, desi trasa este facuta cu 70, unii merg intentionat cu doar 40-50 (poate si din precautie). Ori aici nu ajuta doar sa impui intervale orare, ca in teorie totul e ok. Ma gandesc la un sistem ca la amenzile rutiere + puncte. Adica:

1. Pe M800 si M1000 trenurile de marfa, care nu pot circula cu minim 80 km/h nu au acces intre orele 6-11 si 15-20. Cele care nu pot circula nici macar cu 70 km/h nu au acces intre orele 6-20.
2. In cazul intarzierii fata de trasa cu mai mult de 10% se aplica o suprataxa de 100.000 lei si 1 punct penalizare (o singura suprataxa posibila per tren pe zi)
3. In cazul intarzierii fata de trasa cu mai mult de 15% se aplica o suprataxa de 300.000 lei si 2 puncte penalizare (o singura suprataxa posibila per tren pe zi).
4. In cazul intarzierii fata de trasa cu mai mult de 20% se aplica o suprataxa de 600.000 lei si 4 puncte penalizare (o singura suprataxa posibila per tren pe zi).
5. In situatia atingerii pragului de 200 de puncte de penalizare, operatorul feroviar primeste o interdictie de circulatie intre orele 6-20 timp de 30 de zile.
6. In situatia atingerii pragului de 1000 de puncte de penalizare, operatorul feroviar primeste o interdictie de circulatie intre orele 6-20 timp de 180 de zile.
7. Punctele de penalizare se prescriu dupa 24 de luni.

[AndreiB]

Cred ca mai simplu e sa cresti TUI pentru nerespectarea trasei, exceptand intarzieri imputabile CFR Infrastructura.

[vancouver]

Bun, hai sa vedem ce se mai poate face la capacitatea pe un fir:



Cred ca graficul vorbeste de la sine. Adica adaugam o statie pe parcurs, nu fix la mijloc. Capacitatea orara pe sens creste de la 2 la 2,7, respectiv pe zi extrapolat inseamna 64 in loc de 48 tr/sens/zi.

Probabil daca adaugam inca o statie, sa zicem la km 6-7 undeva, care si ea are linii de garare, atunci capacitatea creste inca o data, de ex. imediat in spatele marfarului din stanga mai las inca unul sa plece, acesta ajunge pana la statia km6, asteapta trecerea celor din contrasens si se pune apoi in miscare, folosind perioada altfel moarta a liniei simple. Adica ajungem in medie la 3,2 tren/ora/sens => 76 tr/sens/zi.

Dar, cu cat indesam statiile, spatiile de o linie ramase intre ele devin tot mai mici. Ca sa functioneze treaba am nevoie de 3 linii minim in gara, adica 2 x 1 km linie in plus. La ca. 6 km de linie simpla. Adica indirect, din cei 6 km de linie simpla ajung sa dublez 2 si ma mai si complic cu macaze costisitoare, semnalizare etc...

[vancouver]

Si in fine ultimele 2 grafice. Sa vedem efectul reducerii vitezei medii a marfarelor la 40 km/h:



--------

[vancouver]

Si acum concluzia cu graficele astea: capacitatea teoretica la trafic mixt este intre 1,8 si 3,7 tren/sens/ora pe linia simpla. Aplicam coef. de siguranta de 70% => pentru trafic real capacitatea este intre 1,3 si 2,6 tren/sens/ora.

Sau, daca admitem un trafic asimetric, ca in ultimul grafic, avem 3,6 tren/sens/ora spre dreapta si 1,2 spre stanga teoretic. Adica pentru un trafic real, cadentat la o ora, inseamna ca putem expedia cate un tren de calatori pe ora in ambele sensuri si daca toate garile de pe parcurs au 4 linii (minim), atunci incap inca 2 marfare pe ora in unul din sensuri, chiar daca nu depasesc o medie de 40 km/h.

Pentru Caransebes - Drobeta asta inseamna ca pot avea un astfel de orar:

6-12, in fiecare ora:
- 1 IR spre Caransebes
- 1 IR spre Drobeta
- 2 marfare spre Drobeta

12-15 doar cele 2 IR / ora

15-21, in fiecare ora:
- 1 IR spre Caransebes
- 1 IR spre Drobeta
- 2 marfare spre Caransebes

22-24, in fiecare ora:
- 12 marfare spre Caransebes

03-05, in fiecare ora:
- 12 marfare spre Drobeta

--------------------

TOTAL POSIBIL PE ZI:
- 15 IR pe sens cadentate la 1 ora (numai ziua 6-21)
- 36 marfare pe sens, din care 12 ziua si 24 noaptea, in masura in care la Craiova si Timisoara exista triaje capabile sa livreze si absoarba 24 de marfare in 2 ore.

Intrebarea este: este suficient in urmatorii 30-40 de ani?
Daca da, atunci e ok ce se face acum. Daca nu, nu!


Note de subsol:
Vmediu IR poate fi intre 60 si 120 km/h (nu are importanta, nu afecteaza capacitatea)
Unul dintre IR-uri trebuie sa astepte 10 minute de 2 ori pe intregul parcurs de ca. 105 km dintre Caransebes si Drobeta, celalalt poate sa circule fara intrerupere.
Vmediu marfar poate fi 40 km/h. Daca mai creste, asta ajuta la crearea unor timpi de rezerva suplimentari, dar capacitatea nu poate sa creasca, decat daca numarul de linii din fiecare gara mai creste si el sau daca se indesesc f. mult garile (pentru a putea expedia in tandem 4 marfare trebuie ca toate 4 sa aibe unde sa opreasca, fie pe cate 2 fire in gari apropiate, fie pe 4 fire intr-o gara mai mare, plus separat sa mai existe 2 fire libere pentru cele 2 trenuri de calatori).