Эксплуатационная работа железных дорог: аксиомы и закономерности

ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ 
РАБОТА ЖЕЛЕЗНЫХ 

ДОРОГ

АКСИОМЫ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ

Д.Ю. ЛЕВИН

Рекомендовано

в качестве учебного пособия 

для студентов высших учебных заведений, обучающихся 

по направлению подготовки 23.05.04 «Эксплуатация железных дорог»

(квалификация (степень) «инженер путей сообщения»)

Москва

ИНФРА-М

2020

Московский государственный университет путей сообщения 
Императора Николая II

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

УДК 625(075.8)
ББК 39.2я73
 
Л36

Левин Д.Ю.

Л36 
 
Эксплуатационная работа железных дорог: аксиомы и закономер
ности : учеб. пособие / Д.Ю. Левин. — М. : ИНФРА-М, 2020. — 332 с. 
+ Доп. материалы [Электронный ресурс; Режим доступа http://www.
znanium.com]. — (Высшее образование: Специалитет). — www.dx.doi.
org/10.12737/22025.

ISBN 978-5-16-012092-8 (print)
ISBN 978-5-16-104880-1 (online)
Изложены фундаментальные знания, аксиомы и закономерности экс
плуатации железных дорог, необходимые как профильным студентам 
и специалистам, так и всем работникам железных дорог и студентам вузов 
железнодорожного транспорта.

Соответствует требованиям Федерального государственного образова
тельного стандарта высшего образования последнего поколения.

Учебное пособие предназначено для студентов вузов железнодорожно
го транспорта, специалистов ОАО «РЖД» и транспортных компаний, слушателей курсов повышения квалификации.

УДК 625(075.8)

ББК 39.2я73

Р е ц е н з е н т ы:

Е.А. Сотников, д-р техн. наук, проф., главный научный сотрудник 

Акционерного общества «Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта»;

И.Н. Шапкин, д-р техн. наук, проф. кафедры «Управление эксплуа
тационной работой и безопасностью на транспорте» Московского 
государственного университета путей сообщения Императора Николая II (МИИТ) 

А в т о р:

Дмитрий Юрьевич Левин, доцент кафедры «Управление эксплуата
ционной работой и безопасностью на транспорте» Московского государственного университета путей сообщения Императора Николая II 
(МИИТ)

ISBN 978-5-16-012092-8 (print)
ISBN 978-5-16-104880-1 (online)
© Левин Д.Ю., 2016

Материалы, отмеченные знаком 
, 

доступны в электронно-библиотечной системе Znanium.com

Предисловие

Незавидна судьба многих учебников по прикладным предметам. 
Не успев выйти из типографии, многие из них устаревают, если 
не полностью, то частично. Скорость появления новых знаний поражает: чем дальше, тем больше эта скорость возрастает. Но даже 
в этих условиях пытливая мысль задается вопросом: можно ли создавать учебную литературу, которой могли бы пользоваться несколько 
поколений студентов? Оказывается — можно и даже нужно. Просто, 
в отличие от распространенных учебников, такая литература должна 
быть свободна от текущих сведений и содержать основополагающие, 
фундаментальные знания, аксиомы и закономерности.
Из огромного потока знаний очень важно выделять главное, что 
определяет компетентность работников и стабильную, успешную 
работу железнодорожного транспорта. Некомпетентный руководитель — это не так безобидно, как может показаться: прежде всего, 
это неэффективное управление и недоиспользование потенциальных возможностей предприятий.
Большое количество распространенных ошибочных мнений, заблуждений и просто неправильных суждений, которые я встречал 
за свою многолетнюю производственную и научную работу, заставили меня написать эту книгу, чтобы по возможности изменить положение и помочь искренне заблуждающимся. Причем речь пойдет 
не об административно-командных издержках (об этом нужно писать отдельно), а о существующих недостатках и путях их преодоления.
Автор хочет обратить внимание руководителей и работников железнодорожной отрасли на объективные закономерности, которые 
нужно знать и соблюдать руководителям любого ранга. Иначе бывает обидно за уважаемых и авторитетных руководителей, которые, 
выполняя большую и полезную работу, не могут ее правильно оценить.
Например, в 1979 г. был одобрен и рекомендован к широкому 
распространению на сети опыт работы коллективов предприятий 
Московской железной дороги по ускорению перевозки грузов 
за счет увеличения веса и длины поездов. Инициатором и вдохновителем этого необходимого в то время движения был начальник 
Московской железной дороги И.Л. Паристый. За год на дороге 
было проведено более 150 тыс. поездов повышенного веса и длины, 
в которых было перевезено сверх нормы 76 млн т грузов. Практика 

полностью подтвердила эффективность этого движения. Но когда 
дело дошло до оценки достигнутых успехов, то в книге [30] им 
написано: «Опыт Московской дороги показал, что за счет эффективной организации вождения длинносоставных поездов можно 
без дополнительных капитальных затрат увеличить пропускную 
способность участков на 10—25%». Подумал, видимо, опечатка. 
Но когда дальше на странице 68 [30] следует текст: «Организация 
движения поездов повышенной длины и массы… сыграла положительную роль в увеличении пропускной способности участков», 
стало ясно, что это уже не описка. Потому что поезда повышенной 
длины и массы снижают использование пропускной способности 
участков, но увеличивают провозную способность, т.е. меньшим 
числом поездов перевозится больше грузов, а это и есть главный 
результат, особенно когда пропускная способность исчерпана.
Другой пример: в конце 1960-х гг. для сокращения потерь 
от уменьшения размеров движения в период «окон» на Приволжской и ряде других железных дорог стали водить соединенные поезда. Весной 1971 г. Приволжская железная дорога была удостоена 
ордена Ленина, а ее руководитель И.Г. Павловский — звания Героя 
Социалистического Труда. В своей книге [29] на странице 65 он 
пишет: «…на дороге стали соединять в один поезд по три–пять составов, чтобы сократить межпоездные интервалы». Очевидно, что 
в этом случае межпоездной интервал увеличивается. Далее И.Г. 
Павловский [29] пишет: «Внедрение нового метода организации 
состыкованных поездов, объединяемых в пакеты при капитальном 
ремонте пути, позволило увеличить пропускную способность однопутных участков на 30% и дополнительно провести 1620 поездов». 
В действительности пропускная способность в этом случае уменьшается, пропускается меньше поездов, но теперь в них не один состав, 
а несколько, и больше пропускается не поездов, а составов в них. 
Это и есть результат, который определяет эффект этого метода.
С течением времени суждения о длинносоставных, тяжеловесных и соединенных поездах не претерпели больших изменений. 
При вводе графика движения и плана формирования грузовых 
поездов на 2008—2009 гг. тогдашний вице-президент ОАО «РЖД» 
В.Г. Лемешко среди базовых принципов, направленных на повышение качества эксплуатационной работы, назвал «сокращение 
межпоездного интервала при организации движения грузовых поездов повышенного веса и длины» [25]. При увеличении длины поездов автоматически увеличивается межпоездной интервал.
Не отличалось мнение по этому вопросу и бывшего тогда начальником Департамента управления перевозками ОАО «РЖД» 

А.Ю. Миронова, который высказал убеждение, что «важнейшей 
задачей, направленной на повышение пропускной способности ремонтируемых участков, является системное вождение соединенных 
поездов», и далее: «сокращение межпоездных интервалов для тяжеловесного движения — одна из самых важных задач повышения 
пропускной способности» [27].
Среди других распространенных заблуждений выделим мнение, 
что чем больше отправлено на участок поездов, тем больше размеры движения. До допустимого насыщения участка это так, но как 
только начинается перенасыщение участка поездами, вместо зеленого показания светофоров перед ними все чаще горят желтый 
и красный огни, замедляется скорость движения, сокращаются размеры движения поездов на участке.
Аналогичная ситуация возникает при подводе поездов к сортировочной станции в большем количестве, чем позволяет ее перерабатывающая способность. На сортировочной станции возникает 
избыток вагонного парка, увеличиваются межоперационные простои вагонов и составов, появляются задержки поездов из-за несвоевременного приема, возрастает простой вагонов на станции.
При планировании показателей эксплуатационной работы часто 
исходят из динамики выполнения показателей за предыдущее 
время и с учетом «мобилизационного» тренда формируют задания. 
Например, для подразделений железнодорожного транспорта ежегодно задание предусматривает одновременное увеличение участковой скорости и среднего веса грузовых поездов. Однако если 
не произошло усиления или увеличения технического оснащения, 
то выполнить такое задание невозможно, потому что между участковой скоростью и средним весом грузовых поездов существует 
обратно пропорциональная зависимость, т.е. если увеличивается 
один из этих показателей, то другой уменьшается.
Желание перевезти больше грузов и получить прибыль приводит 
к автоматическому включению заявок грузоотправителей в план 
перевозок. Однако без учета перевозочных возможностей железнодорожного транспорта часто это приводит к превышению потребностей в перевозках к их наличию, что приводит к нарушению 
сроков доставки грузов, материальной ответственности и непроизводительным расходам. К сожалению, таких примеров можно привести еще очень много.
Эти примеры показывают, что желание добиться большего при 
незнании или нарушении аксиом и закономерностей эксплуатационной работы часто приводит к обратному эффекту — снижению 
количественных и качественных измерителей, увеличению рас

ходов и снижению конкурентоспособности железнодорожного 
транспорта. В эксплуатационной работе важную роль играют объективные закономерности, которые являются фундаментом компетентности. Их необходимо знать и строго выполнять.
Настоящее учебное пособие содержит объективные закономерности эксплуатации железных дорог и основополагающие, фундаментальные знания по учебной дисциплине «Управление эксплуатационной работой» по группе направлений подготовки 23.05.04 
«Эксплуатация железных дорог». 
В результате обучения студент должен:
знать
 
• общие принципы и методы управления эксплуатационной работой железных дорог, основанные на применении передовой 
техники и технологии работы подразделений и с учетом функционирования трех уровневой системы управления перевозками: ОАО «РЖД», единых центров управления дорог и низовых 
структур, обеспечивающих перевозочный процесс;
 
• инновационные технологии в управлении предприятиями железнодорожного транспорта;
 
• основные методы и модели управления перевозочным процессом;
уметь
 
• использовать полученные знания на практике;
 
• применять автоматизированные системы управления перевозочным процессом, их функциональные возможности;
 
• организовать работу коллектива исполнителей;
владеть
 
• навыками использования данных автоматизированных систем 
при учете и анализе выполнения нормативно-технологических 
документов;
 
• выбора, обоснования и реализации управленческих решений, 
нахождения оптимизационных решений на основе экономических критериев и экономического анализа;
 
• разработки математических моделей перевозочного процесса.

Глава 1
ПЕРЕВОЗОЧНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ 
ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

Стремление перевезти больше грузов и увеличить прибыль похвально в обычных условиях. В условиях же высокой грузонапряженности сети железных дорог попытка перевезти больше, чем 
позволяют ее перевозочные возможности, приводит к обратному 
эффекту. Поэтому при приеме заявок на перевозку грузов от грузоотправителей необходимо сопоставлять и приводить в соответствие 
потребности в перевозках и перевозочные возможности железных 
дорог. Однако здесь мы сталкиваемся со следующей проблемой: 
современный железнодорожный транспорт не знает своих перевозочных возможностей.

1.1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Любое промышленное предприятие характеризуется производственной мощностью, т.е. максимальным объемом выпускаемой 
продукции. Такая характеристика необходима и железнодорожному транспорту, которая определяла бы его перевозочные возможности.
Одним из важнейших показателей работы железных дорог, характеризующих произведенную продукцию, является грузооборот. 
От грузооборота зависят доходы, прибыль, себестоимость перевозок, 
производительность труда и многие другие технико-экономические 
показатели ОАО «РЖД». Грузооборот можно планировать, выполнять, анализировать, но характеризовать перевозочные возможности 
он не может. Грузооборот показывает достигнутый объем перевозок 
вчера и сегодня или планируемый на завтра. Зависимость грузооборота 
от объема отправления, дальности перевозки грузов и структуры перевозок, на которые сам железнодорожный транспорт влияет мало или 
совсем не влияет, не позволяет его использовать для характеристики 
максимальных или потенциальных перевозочных возможностей.
Показателем интенсивности работы железнодорожных участков 
и линий является густота перевозок, характеризующая их грузонапряженность. Густота грузовых перевозок измеряется в тонно-километрах на 1 км расчетного железнодорожного участка или линии 
и определяется делением выполненного грузооборота в тарифных 
т·км на эксплуатационную длину пути.

Однако этот средний показатель не позволяет оценить загрузку каждой железнодорожной линии и выявить «узкие места» 
на сети железных дорог. Установленный отдельно для каждой 
линии оптимальный план перевозок или развития не всегда целесообразен, учитывая ее взаимодействие со всей сетью железных 
дорог, а иногда даже практически не может быть реализован. 
В результате при приеме заявок на перевозки грузов в настоящее 
время отсутствует инструмент, своевременно сигнализирующий 
об исчерпании перевозочных возможностей ОАО «РЖД» и необходимости прекращения приема заявок, так как принятие 
заявок — это обязательство на своевременную перевозку грузов 
и материальная ответственность за невыполнение обязательств. 
Отсутствие такого инструмента приводит к периодическому скоплению на станциях и железных дорогах избытка груженых вагонов, ожидающих выгрузки несколько суток. Результат — претензии грузовладельцев на несоблюдение сроков доставки грузов 
и снижение конкурентоспособности железнодорожного транспорта.
Это внешняя реакция, но есть и внутренние непроизводительные потери. Отсутствие в современном оперативном планировании и управлении ограничений по перевозочным возможностям 
приводит к периодическому образованию избытка вагонного 
парка на железных дорогах, перенасыщению участков поездами, 
станций — вагонным парком, что вызывает ухудшение количественных и качественных показателей эксплуатационной работы, 
неэффективное использование подвижного состава и инфраструктуры. Результат — увеличение себестоимости перевозочной 
работы.
Пропускной способности отдельных участков для характеристики перевозочной возможности разветвленной сети железных 
дорог недостаточно. Суммарная пропускная способность всех 
участков также не характеризует перевозочной возможности, так 
как очень неравномерно загружены участки на пространстве сети 
железных дорог и во времени (в течение суток, месяца, года).
Например, на полигоне сети железных дорог протяженностью 
24,3 тыс. км из общей эксплуатационной длины 85 тыс. км выполняется 75% сетевого грузооборота. Среди основных направлений 
более 50% общего объема перевозок приходится на три направления:
1) Москва (Орехово-Зуево) — Юдино — Свердловск — КаменскУральский — Курган — Входная — Инская — Тайшет — Иркутск — 
Чита — Хабаровск — Находка — Восточная;

2) Вологда — Лянгасово — Пермь — Свердловск — Тюмень — 
Омск;
3) Курган — Челябинск — Кинель — Октябрьск — Пенза — Поворино — Лиски — Валуйки — Старый Оскол.
Их протяженность составляет менее 17% общей эксплуатационной длины железных дорог страны.
Решение транспортных проблем связано с развитием железнодорожной сети либо с повышением эффективности использования 
существующей сети.
Эффективное использование железных дорог требует решения 
следующих задач:
 
• исследование свойств потоков грузов и функционирования сети 
железных дорог;
 
• определение возможностей сети железных дорог по выполнению перевозочной работы;
 
• оптимальная организация движения потоков поездов на разветвленной сети.
Эти задачи тесно связаны между собой. Так, изучение свойств 
потоков грузов и функционирования сети способствует установлению возможностей сети железных дорог по выполнению перевозочной работы, а знание перевозочных возможностей полигонов 
сети позволяет оптимизировать движение потока поездов.
На огромном пространстве нашей страны сильно отличающиеся 
климатические условия, неравномерность населенности регионов, 
развития промышленности и сельского хозяйства и т.д. определяли 
и будут определять развитие железнодорожной сети и ее загрузку. 
Поэтому учитывать перевозочные возможности железных дорог 
для решения вопросов планирования перевозок, управления эксплуатационной работой и развития пропускной способности инфраструктуры достаточно для направлений или разветвленных регионов. С этой целью целесообразно использовать сетевые задачи.
Представление железной дороги в виде графа целесообразно 
для решения многих задач, например при определении кратчайших 
путей между двумя станциями, по которым может быть перевезен 
груз. Такая задача связности является структурной. Однако в ней 
не указана величина возможного потока. Чтобы включить эту информацию, следует рассматривать взвешенные графы. Для этого 
каждому участку и станции приписывается число, указывающее 
максимальную величину потока, которую они могут пропустить. 
Каков же максимальный поток, который может быть пропущен 
между рассматриваемыми станциями? Это число соответствует 
пропускной способности путей между ними.

Задача определения максимального потока между двумя станциями или регионами известна как задача о максимальном потоке. 
Ее обобщение состоит в том, чтобы найти максимальную величину 
потоков нескольких назначений, которые одновременно могут 
следовать между несколькими станциями. Эта задача известна как 
задача о многопродуктовом максимальном потоке. Обе задачи являются задачами анализа, когда заданы сеть и ее модель в виде графа. 
На основе анализа графа находят максимальное значение потока.
Задача синтеза имеет большое число вариантов. Например, если 
предположить, что условия работы проектируемой сети возможно 
точно предсказать, то требования к величине потока могут быть 
полностью удовлетворены. Если же в эксплуатации сети присутствуют элементы случайности, величина потока должна быть интерпретирована вероятностно.
Предыдущие задачи о связности и максимальном потоке тесно 
связаны с группой задач, которые могут быть объединены под названием задач о надежности. Эксплуатация железных дорог происходит в условиях возможных отказов технических устройств 
и подвижного состава. Следствием этого являются затруднения 
движения поездов. При заданных критериях функционирования 
мы должны создать такую сеть, в которой возможные затруднения 
работы были бы минимальны. Задачи анализа и синтеза могут быть 
сформулированы как детерминированные и как вероятностные.
Следует также назвать задачи нахождения кратчайшего, наиболее 
дешевого или самого надежного пути следования поездопотока или доставки грузов.
На сети железных дорог время доставки грузов, оборот вагона 
зависят от величины поступающих потоков. При высоком уровне 
загрузки линий и станций значительно замедляется продвижение 
поездов. В результате ухудшаются условия эксплуатационной работы железных дорог и срываются сроки поставки грузов. Целесообразно регулировать поступление потоков грузов на железнодорожный транспорт с тем, чтобы сохранять оптимальные условия 
его работы, обеспечивающие перевозку максимального объема 
грузов и выполнение сроков их доставки. В этом случае при недостатке перевозочной возможности железных дорог некоторым 
предприятиям периодически придется ожидать приема грузов 
к перевозке. Время ожидания может служить важным параметром, 
характеризующим уровень развития сети железных дорог. Определение среднего времени ожидания приема грузов к перевозке и изучение влияния на него структуры сети являются типичной задачей 
анализа.