◄ ظرفیت راه‌ آهن در مسیرهای یک و دوخطه/ نقش محاسبه دقیق ظرفیت خطوط ریلی در موفقیت قراردادهای بین المللی

عباس قربانعلی بیک: کتاب تجدید ساختار راه آهن (Railway Reform) که از سوی بانک جهانی در 2017 منتشر و توسط استاد ارجمند دکتر آقایی و همکاران ترجمه و از سوی اندیشکده ریل و پیشرفت منتشر شده (تین 282000)، در صفحه 20 نسخه اصلی به یکی از روش های محاسبه ظرفیت خطوط راه آهن (روش Scott) پرداخته است. ظرفیت، عنوان استاندارد UIC 406 (تین 271166) نیز می باشد که روش توسعه یافته اتحادیه بین المللی راه آهن ها (نسخه اول 2004) برای محاسبه از دیدگاه بین المللی است و به دلیل افزایش ترافیک ریلی برون مرزی در اروپا و نیاز به روشی ثابت برای ارزیابی ظرفیت در میان مدیران زیرساخت ضرورت یافت.

محاسبه صحیح ظرفیت برای راه آهن ما که مکلف به افزایش سهم ریلی به چهار برابر است اهمیت مضاعفی دارد و غفلت از آن نه تنها هزینه احداث خط دوم و ... را به اقتصاد بخش تحمیل می کند بلکه سبب کاهش بهره وری ناوگان و شبکه موجود می گردد.

توضیح کتاب فوق، ظرفیت راه آهن یک خطه بر اساس طولانی ترین زمان حرکت قطارها در مسیرهای عبوری تعیین می شود. به عنوان یک قاعده کلی، مهندسان راه آهن ظرفیت قطارها را در روز با استفاده از "فرمول اسکات" (شکل 2.4) تخمین می زنند که بیان می کند:  N = (E x 24 x 60) / Tکه در آن: N = تعداد قطارها در روز، E = کارایی سیگنالینگ سیستم (معمولاً بین 0.7 و 0.9)، T = طولانی ترین زمان سفر و توقف بر حسب دقیقه برای گذر از ایستگاه های عبوری در یک خط معین می باشد. 

قطارها معمولاً سنگین هستند و همان چیزی که باعث کارآمدی انرژی آنها می شود، متوقف کردن آنها را سخت می کند. هر واگن باری و مسافری دارای ترمزهای هوایی در هر چرخ برای کند کردن و توقف قطار است، اما هنوز هم برای توقف قطار مسافت زیادی لازم است، اغلب یک کیلومتر یا بیشتر. هرچه سرعت قطار بیشتر باشد و قطار سنگین تر باشد، توقف آن بیشتر طول می کشد. به همین ترتیب، زمان و مسافت زیادی طول می کشد تا یک قطار سنگین سرعت مقرر برسد. این عوامل در تعیین مقدار "T" در معادله بالا در نظر گرفته می شوند. برای قطارهایی با سرعت متوسط حدود 100 کیلومتر در ساعت، با یک سیستم علائم مدرن و با استفاده از ایستگاه های تلاقی (که می توانند یک قطار معمولی را در خود جای دهند)، یک مسیر تک خطه معمولاً می تواند حداکثر 30 قطار در روز را عبور دهد (با فرض اینکه نیمی از آنها در هر جهت باشند، 15 زوج که با فرض قطار 4 هزار تنی 15 میلیون تن در سال خواهد شد، البته با قرار داشتن ایستگاه های تلاقی در فاصله زمانی 36 دقیقه که تقریبا برابر فاصله ایستگاه های ما است). با افزایش تعداد قطارها، تداخل بین قطارها افزایش می یابد و تاخیر در تمام قطارها در خط نیز بیشتر می شود. مهندسان راه آهن کارهای زیادی برای افزایش ظرفیت انجام می دهند، افزایش سرعت قطارها (که باعث کاهش T می شود)، دوخطه، افزایش ایستگاه ها، خطوط ایستگاهی بیشتر (با تمایل به کاهش T)، مدرن کردن سیستم علائم (افزایش E). 

(در نمودار ص20، اگر زمان بلاک بحرانی از 36 به 12 دقیقه کاهش یابد تعداد قطار از 30 به 100 یا 50 زوج خواهد رسید).

با افزایش بیشتر تعداد قطارها، راه آهن ها خطوط غیراصلی را به هم متصل می کنند تا قطعه ای از مسیر دوخطه ایجاد کنند و به قطارها اجازه عبور در حین حرکت را بدهند و در زمان توقف و شروع حرکت صرفه جویی کنند. در نهایت، برای ایجاد ظرفیت بیشتر، کل مسیر دوخطه خواهد شد. قطارها نمی توانند نزدیکتر از فاصله توقف کندترین قطار همدیگر را دنبال کنند. در حمل و نقل مختلط، برخی از قطارها ممکن است کند باشند یا بسیار سنگین، یا در ایستگاه های کوچک توقف کنند، قطارهای دیگر ممکن است سریع باشند، اختلاف سرعت بین قطارها باعث محدودشدن و کاهش ظرفیت حتی در مسیرهای دوخطه می شود.

نتیجه: با وجود سرمایه گذاری چند ده میلیارد دلاری در احداث شبکه ریلی و چند میلیارد دلاری برای تامین ناوگان که هزینه نگهداری بالایی را به راه آهن و شرکت ها تحمیل می نماید، متاسفانه برای ارزیابی دقیق و راهکارهای بهینه افزایش ظرفیت و برای شناسایی روش های بهینه سخت افزاری، سرمایه گذاری نشده و این امر پروژه های سنگینی بر کشور تحمیل نموده (تین 232178) و بخش مهمی از قراردادهای بین المللی که بعضا با چالش مواجه شده، ناشی از دقت کم محاسبات ظرفیت است (تین 257832).  اهداف برنامه هفتم برای افزایش سهم بار، ترانزیت ...، ضرورت بازبینی روش ها و مفروضات محاسبه ظرفیت را چندبرابر کرده است.