Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ организации полосы отвода как основы инфраструктуры железных дорог 14
1.1 Назначение полосы отвода 14
1.2 Полоса отвода как основа инфраструктуры железных дорог 15
1.3 Анализ нормативно - правовой базы проектирования полосы отвода железных дорог17
1.4 Правовой режим земель железнодорожного транспорта 20
Результаты и выводы 24
2. Анализ факторов, влияющих на полосу отвода 26
2.1 Факторы, влияющие на величину полосы отвода и ее анализ 26
2.2 Анализ влияния реконструктивных мероприятий на полосу отвода 32
2.3 Анализ геометрических параметров железнодорожного пути, влияющих на размеры полосы отвода 35
2.4 Экономические факторы и полоса отвода 36
2.5 Определение экономического риска создания резерва земель для развития железной дороги 39
2.6 Анализ зависимости размеров полосы отвода от инженерно-геологических условий 42
2.7 Стабильность границ полосы отвода 47
Результаты и выводы 49
3. Исследование полосы отвода как защитной зоны окружающей среды от экологически неблагоприятного воздействия поездов 51
3.1 Железнодорожный транспорт и окружающая среда 51
3.2 Полоса отвода и транспортный шум 53
3.3 Вибрация (динамическое воздействие поездов) и полоса отвода 60
3.4 Электромагнитное излучение и полоса отвода 63
3.5 Загрязнение воздуха и полоса отвода 64
3.6 Техногенные катастрофы на железнодорожном транспорте и защитная зона полосы отвода 67
3.6.1 Аварийно-опасные места и матрица состояний 67
3.6.2 Абсолютное и функциональное предельное состояние 70
3.6.3 Зона риска - определение дальности «отлета» вагона в случае аварии 72
Результаты и выводы 80
4. Алгоритм определения полосы отвода 81
4.1 Определение размера транспортной составляющей полосы отвода 81
4.2 Определение экономически рациональной полосы отвода 84
4.3. Выбор способа хранения информации 94
4.3.1 Определение структуры базы данных 95
4.4 Создание приложения с использованием Delphi 99
Результаты и выводы 102
5. Геоинформационная система полосы отвода 103
5.1 Цифровые электронные карты и полоса отвода 105
5.2 Содержание информационной модели полосы отвода ПО
5.3 «Паспорт» полосы отвода 111
Результаты и выводы 111
Выводы 112
Список использованных источников 115
Приложения 125
- Полоса отвода как основа инфраструктуры железных дорог
- Анализ влияния реконструктивных мероприятий на полосу отвода
- Полоса отвода и транспортный шум
- Определение экономически рациональной полосы отвода
Введение к работе
Конкурентоспособность любого вида транспорта зависит, в первую очередь, от стоимости его инфраструктуры, затрат на перевозку грузов и пассажиров, его экологичности.
Стоимость инфраструктуры при ее проектировании, строительстве и эксплуатации функция многих факторов, среди которых значимыми являются: рельеф, инженерно-геологические условия, ценность занимаемых земель. Эти параметры должны учитываться еще при выборе направления трассы линейного объекта, а значит и транспортных коридоров.
Земли, на которых расположена транспортная инфраструктура, называются полосой отвода.
Полоса отвода железнодорожной магистрали в 2 ч- 3 раза меньше, чем земли, необходимые для автомобильной дороги той же мощности, что, естественно при прочих равных условиях, повышает конкурентоспособность железнодорожного транспорта.
За жизненный цикл транспортная система может изменяться (как в пространстве так и во времени), а вместе с ней - и полоса отвода. В этом смысле можно говорить об организации и управлении полосой отвода.
При резервировании земель в соответствии с существующими и перспективными нуждами железной дороги необходимо согласовать две противоположные тенденции:
расширение полосы отвода для резервирования земель под возможное развитие транспортных сооружений и устройств. (Дорога могла бы сдать «свободные» земли полосы отвода в аренду, что принесло бы определенный экономический эффект);
сокращение размеров полосы отвода для минимизации затрат и выплачиваемой железной дорогой суммы соответствующих налогов.
Объектом рассматриваемого диссертационного исследования является полоса отвода, как основа инфраструктуры любой транспортной системы и
транспортных коридоров, от которой в значительной степени зависит развитие материально-технической базы транспорта, его экологическая безопасность и конкурентоспособность.
Актуальность исследования вытекает из значимости той роли, которую выполняет полоса отвода как часть структуры транспортной системы (на примере железнодорожного транспорта). Плата за земли полосы отчуждения в виде земельного налога - это такой вид затрат, которой при выбранной конструкции устройств и сооружений не зависит от интенсивности движения и поэтому -постоянен и обязателен.
Полоса отвода - это буферная зона между окружающей средой и загрязняющими ее проходящими поездами. Даже техногенные катастрофы, если они происходят по вине железной дороги, случаются практически в полосе отвода.
С полосой отвода связаны проблемы резервирования земель при развитии железной дороги.
Нормы (СН 468-74) практически рассматривали полосу отвода как производную проектных решений по размещению железнодорожного пути и др. транспортных сооружений, их «геометрии». В них нет четкого перечня факторов, влияющих на величину резервирования земель, и не указывается ситуация, когда тот или иной параметр имеет привалирующее значение, отсутствует методика экономического обоснования размеров полосы отвода, в условиях плюрализма собственности на землю т.к. «нормы» создавались, когда не было рыночных отношений, вся земля была либо государственная, либо колхозная.
Последняя проблема (учет стоимости земли, арендной платы, налога на землю) усугубляется с реформированием железнодорожного транспорта и возможностью появления частных железных дорог.
Не исследована и защитная функция полосы отвода окружающей среды от неблагоприятных воздействий железной дороги, в том числе, и при техногенных катастрофах.
Рациональное управление полосой отвода возможно сейчас только с использованием информационных технологий, которые до настоящего времени в рассмотренной области отсутствовали.
Сейчас, когда соседние с полосой отвода земли могут находиться в негосударственном владении, изменение границ полосы отвода, в случае необходимости, может быть связано со значительными трудностями и денежными затратами. Даже владелец земель охранной зоны может потребовать с железной дороги платы за ограничения в их использовании, накладываемые на эти земли статусом «охранной зоны».
Существующие юридические документы, определяющие статус полосы отвода, к сожалению, не учитывают все ее функциональные стороны.
Следует учитывать необходимость применения компьютерных технологий при корректировке и документальном сопровождении полосы отвода: создание своеобразного электронного паспорта полосы отвода.
В настоящее время на железных дорогах РФ внедряется вычислительная техника, что позволяет создать единое информационное пространство для анализа управления инфраструктурой железных дорог.
Актуальной стала идея формирования геоинформационной системы железной дороги, с принципиально новым способом обработки информации об инфраструктуре, позволяющем «проигрывать» разнообразные варианты ее «облика».
Диссертационная работа посвящена анализу некоторых факторов, влияющих на размеры полосы отвода, определению ее экономически-рациональной величины, оценке ее стабильности, выработке рекомендаций по установлению рациональной ширины полосы отвода, созданию программного продукта, как части «АСУ-ПУТЬ».
Таким образом, можно сформулировать следующие цели работы:
Выявление роли полосы отвода как части инфраструктуры железной дороги.
Определение и анализ факторов, влияющих на размеры полосы отвода.
Выявление роли полосы отвода как буферной зоны между движущимися поездами и окружающей средой.
Обоснование резерва земель для развития железной дороги.
Определение стабильности полосы отвода.
Создание методики, алгоритма и компьютерной его реализации определения размеров полосы отвода с учетом влияющих факторов, с возможностью интеграции в единое информационное пространство «АРМ-ПУТЬ».
В работе использовались материалы исследований кафедры, в которых автор принимал непосредственное участие.
Поставленные цели исследования были реализованы в главах диссертации.
В главе 1 «Анализ организации полосы отвода как основы инфраструктуры железных дорог» дается значение полосы отвода и существующих принципов определения ее размеров. В полосе овода должны размещаться все сооружения и устройства железной дороги. В среднем на каждый километр железной дороги приходится 9-12 гектар полосы отвода. Размер полосы отвода до настоящего времени устанавливается в соответствии с утвержденными нормами и проектной документацией.
До 90-х годов прошлого столетия, когда вся земля была общенародной или колхозной собственностью, обоснованию размеров полосы отвода придавалось минимальное значение, хотя принципы проектирования железных дорог «опосредственно» рационализировали полосу отвода. Применение принципа оптимизации, при трассировании, проектировании плана, профиля, земляного полотна, искусственных сооружений, раздельных пунктов и т.п., реконструкции железных дорог, при разработке проекта организации строительства часто ведет к уменьшению полосы отвода, а учет снего- и песконезаносимости геологических факторов - к ее увеличению. Проблемой оптимизации занимались многие ученые транспорта: профессора Горинов А.В., Иоаннисян А.И., Конд-ратченко А.П., Турбин И.В., Переселенов Г.С., Струченков В.И., Кантор И.И., Свинцов Е.С., Спиридонов Э.С., Шульга В.А., Перший СП., Жинкин Г.Н. и
многие другие. Учет климатических особенностей региона может повлиять на геометрию плана, профиля, расположение снего- и пескозащитных сооружений. Над этими проблемами работали профессора: Дюнин А.К., Исаенко Э.П., Закиров Р.С., Дубелир Г.Д., Бируля А.К., и др.
Общее количество потребной земли для строительства и эксплуатации железных дорог зависит от начертания транспортной сети. Только в последние годы над этой проблемой работали профессора: Ткаченко В.Я.,. Комаров К.Л, Гончарук СМ., коллектив ученых института ГипротрансТЭИ и многие другие. Постоянные и переменные устройства дороги, основные технические параметры характеризуют облик дороги, который определяет полосу отвода. Рационализации управления обликом дороги посвящали свои труды: проф. Гавриленков А.В., Быков Ю.А., Турбин И.В. и другие.
Над экономическим аспектом изъятия земель из производственной деятельности работали такие ученые, как проф. Волков Б.А., Гофман К.Г., Чепур-ных Н.В. и др.
В последнее время при проектировании и паспортизации стали использоваться компьютерные и геоинформационные технологии: проф. Шварцфельд B.C., Мастаченко В.Н., фирма «Кредо-Диалог».
Однако, в условиях рыночной экономики возникает проблема выработки решений в управлении инфраструктурой железнодорожного транспорта, в том числе и полосой отвода, как ее основной частью.
Сейчас, когда земля имеет реальную стоимость, а соседние с полосой отвода земли могут находиться в частном владении, содержание полосы отвода, а в случае необходимости, изменение ее границ может быть связано со значительными трудностями и денежными затратами и потребуют серьезных обоснований, в том числе и экономических.
Использование компьютерных технологий способствует решению этой задачи.
Существующие нормативные документы рассматривают полосу отвода, как следствие проектных решений для размещения транспортных сооружений,
иногда с возможностью их перспективного развития. Часто это обоснование сводится к простому учету размеров сооружений - их «геометрии».
В нормах нет четкого перечня факторов, влияющих на величину полосы отвода, не указывается ситуация, когда тот или иной параметр имеет преимущественное значение. Нормы не дают правил экономического обоснования размеров полосы отвода с учетом налога на землю, стоимости земли, возможности сдачи ее в аренду.
Статус полосы отвода определяется рядом юридических документов, которые не учитывают все функциональные стороны полосы отвода. В главе дается анализ этих документов.
Во второй главе «Анализ факторов, влияющих на полосу отвода», был проведен анализ размеров полосы отвода на 324 километрах Свердловской железной дороги, который показал, что при возможном колебании ширины от 10 до 400 м, с вероятностью 0,8 ее размер не превышает 50 м в одну сторону от оси пути. В пределах станций площадь полосы отвода составляет 17 % от всей рассмотренной (около 7 тыс. га). Расходы на ее содержание за год составили более 500 млн. руб. в ценах 1995 года.
В главе приведены факторы, от которых зависят размеры полосы отвода, разбитые на три группы влияния: размеры и расположение устройств, обеспечивающих безопасность и бесперебойность движения поездов, условия, обеспечивающие работу полосы отвода как буферной зоны, смягчающей экологически неблагоприятное воздействие транспорта на окружающее пространство и факторы, от которых зависит экономически рациональные размеры полосы отвода.
Для определения вероятности резервирования земель под будущее развитие дороги в главе были проанализированы ряд проектов усиления участков и станций, выполненных институтом «Уралгипротранс» с 1970 по 1990 г.г. по Свердловской и Южно-Уральской железным дорогам.
С использованием полученных вероятностей возможных мероприятий по усилению железной дороги и согласно теории резервирования, резерв земли должен составлять 0,2 * 1 от будущего спроса.
Анализ условий работы трех дистанций пути Свердловской железной дороги позволил дать рекомендации по ширине полосы отвода в зависимости от инженерно-геологических условий.
В третьей главе «Исследование полосы отвода как защитной зоны окружающей среды от экологически неблагоприятного воздействия поездов» анализируются причины и виды загрязнения и расстояние распространения их влияния от оси пути в зависимости от ряда эксплуатационных и ситуационных факторов.
Если принять, что границей между железной дорогой и окружающей средой является граница полосы отвода, тогда сама полоса отвода будет играть роль демфира и аккумулятора, благодаря которому негативное воздействие на среду уменьшается, т.е. можно говорить о защитной функции полосы отвода. В главе исследовалась зависимость уменьшения негативного воздействия экологически неблагоприятного фактора от размеров полосы отвода.
Оценить экологически-опасные места предлагается матрицей возможных состояний, которую в случае техногенных катастроф можно трактовать, как матрицу возможных состояний аварийно-опасных мест. Основными параметрами этой матрицы являются вероятности воздействия рассматриваемого фактора на данном километре. Для оценки значений вероятности использовано понятие «предельного состояния». На основании изучения сходов и аварий на Свердловской железной дороге в главе дана оценка, так называемого, абсолютного предельного состояния - полного отказа.
В качестве примера техногенной катастрофы в главе исследуется величина зоны риска - дальность «отлета» вагона с насыпи в случае крушения. Составлялись дифференциальные уравнения движений центра масс, исследование решений которых показало, что при изменении влияющих величин (начальной скорости поезда, крутизны откоса насыпи, радиуса кривой пути в плане, коэф-
фициента трения) следует ожидать максимальной дальности «отлета» в пределах 40 метров. Т.е. учитывать возможность крушений при расчете полосы отвода следует на станциях, расположенных на насыпях, если полоса отвода там менее 40 метров в одну сторону от оси пути.
В главе четвертой «Алгоритмы определения полосы отвода» приводятся зависимости и порядок определения размеров отвода земель с применением компьютерных технологий. На первом этапе ширина полосы отвода определяется с учетом факторов первой группы влияния. Размеры полосы отвода, необходимые для размещения земляного полотна определяются для любого поперечного профиля, решением совместных уравнений прямых аппроксимирующих откосы полотна и поверхность земли.
Экономически рациональная зона полосы отвода определяется согласно функции цели:
К= (А-Н- 3)I^t-Rfit —>max,
где К - суммарные доходы (расходы) за t лет;
А, Н, Э, R - соответственно, доход от сдачи земель в аренду, налог на землю, затраты на содержание полосы отвода, расходы на увеличение полосы отвода для развития дороги в /ом году;
fdt - коэффициент дисконтирования.
Из условия К = 0, определяется минимальная граница рациональной экономической зоны.
В главе проведено исследование зависимости величины рациональной экономической зоны от факторов третьей группы влияния.
В главе предлагается за способ хранения информации принять реляционную модель. Языком написания приложения, которое будет осуществлять связь с данными, учитывая требования МПС РФ к программным продуктам, выбирается Delphi.
Созданный программный продукт был приложением к «Нормам и правилам проектирования отвода земель для железных дорог. (ОСН 3.02.01-97)», выпущенным ГипротрансТЭИ МПС и УрГАПСом.
В пятой главе «Геоинформационная система и проектирование полосы отвода» рассматриваются требования к электронным картам, применительно к проектированию полосы отвода, содержание информационной модели полосы отвода.
Электронная карта полосы отвода создается «склейкой» и «накладкой» друг на друга топографических планов и геологических карт, которые следует привести к одному масштабу устранить погрешности, возникающие при переработке информации. Если трансформация носит линейный характер, то для ее осуществления предлагается воспользоваться алгоритмом, основным на афин-ных и проективных преобразованиях. В главе приведен пример изменения координат фаницы полосы отвода в результате этих преобразований, показана содержательная часть информационной модели полосы отвода. Предлагается использовать принцип многомерного подхода организации базы данных.
В выводах приводятся основные результаты исследования.
Практическая значимость работы. Результаты работы нашли свое отражение в разработанных в 1996-1997 гг. «Нормах и правилах проектирования отвода земель для железных дорог. (ОСН 3.02.01-97)» (разработчики ГипротрансТЭИ МПС РФ г.Москва и УрГАПС г.Екатеринбург), анализе и рационализации полосы отвода бывшего Чусовского отделения Свердловской железной дороги (1995 г.), обосновании размеров полосы отвода на одном из участках Копи - Люзень и Копи - Луневка Березниковской дистанции пути, 2002 г., то-же ЗАО «Востокнефтегазстройкомплект» 2002 г., в дипломном проектировании на кафедре «Путь и железнодорожное строительство» УрГУПС.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались:
- на семинаре-совещании главных инженеров службы пути железных дорог РФ в 2000 г., г. Самара;
на научно-практической конференции, посвященной 120-летию Свердловской железной дороги и 35-летию первого выпуска инженеров строителей-путей сообщения в УрГУПСе 1998 г., г. Екатеринбург;
на конференции молодых ученых УрГУПС в 2001 г., г. Екатеринбург;
на заседании кафедры «Путь и железнодорожное строительство» УрГУПС в 2002 г., г. Екатеринбург;
на совместном заседании кафедры «Путь и железнодорожное строительство» и «Менеджмент и коммерция» УрГУПС, 2003 г., г. Екатеринбург;
на Урало-Сибирской научно-практической конференции в 2003 г., г.Екатеринбург.
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 5 печатных работах, 1 учебном пособии и 4 машинописных научно-технических отчетах.
Автор выражает глубокую благодарность за консультации и помощь в работе сотрудникам кафедры «Путь и железнодорожное строительство» УрГУПС, своему научному руководителю доценту Янину В.М., проф. Сай В.М. и проф. Ялышеву Ю.И., доценту Байдалиной Л.М. и студентам строительного факультета УрГУПС за плодотворное обсуждение, ценные замечания.
Полоса отвода как основа инфраструктуры железных дорог
Объектами инфраструктуры железной дороги являются: путь и путевые сооружения (верхнее строение пути, земляное полотно, искусственные сооружения и т.п.); устройства энергоснабжения; устройства СЦБ, связи и т.д. Неотъемлемой частью инфраструктуры являются и земли, на которых расположены эти объекты, т.е. полоса отвода.
Полоса отвода - одна из основных частей инфраструктуры железных дорог. По данным [5] в среднем на каждый километр железной дороги приходится 9-12 гектар полосы отвода.
В основных фондах железных дорог страны устройства пути занимают около 65%. По данным Свердловской железной дороги, в среднем за 2000 год земельный налог по железной дороге равнялся 10,5 млн. руб. Тогда стоимость земель, С на которых расположены сооружения железной дороги, можно оценить где 200- ан - стоимость выкупа земли ( 2.4); ан - налог на землю, в данном случае ан = 10,5 млн. руб.; 4 - коэффициент перехода от налога на землю в пределах полосы отвода к стоимости налога на землю ан за сельскохозяйственные угодья ( 1.4, 2.4). Тогда 8,4 миллиарда рублей от основных восстановительных фондов по службе пути составляют около 8 %, а от остаточных около 16%.
Видимо, такое же соотношение останется и для всей сети железных дорог России.
В п.4 Положения о землях транспорта [6] записано: "Размещение сооружений, устройств и других объектов транспорта на предоставленных предприятиям, учреждениям и организациям транспорта землях, расположенных в пределах населенных пунктов, производится по согласованию с соответствующими исполнительными комитетами Советов народных депутатов". Это правило в принципе действует и в настоящее время, т.к. в населенных пунктах размещение каких-либо объектов производится в соответствии с проектами планировки и застройки. Некоторые изменения, касающиеся этого правила, связаны с произошедшими изменениями форм собственности на землю. Пока земля была ис ключительной собственностью государства, земли железнодорожного транспорта, территориально расположенные в населенных пунктах, входили в состав последних.
В настоящее время земли железнодорожного транспорта не могут входить в состав земель населенных пунктов как часть муниципальной собственности. Они относятся к федеральной собственности на землю, если железные дороги остаются государственными предприятиями. В этих условиях в указанном согласовании должны, очевидно, участвовать с одной стороны администрация соответствующего населенного пункта, а с другой - территориальный орган Роскомзема (как представитель Федерации) и орган ведомственного управления - управление (отделение) дороги. В случае частных железных дорог это положение требует своего уточнения.
Землю, независимо от формы собственности, необходимо рассматривать в трех аспектах: Земля - как обязательное условие процесса труда. Земля - как средство производства (сельское и лесное хозяйство, добывающая промышленность). Земля - как собственность, обладающая ценой. Земляные отношения регулируются земельным правом, нормы которого представляет Земельный кодекс. Земли железнодорожного транспорта оформлены в виде полосы отвода. Размер полосы отвода устанавливается в соответствии с утвержденными нормами и проектно - сметной документацией. Минимальная ширина полосы отвода на нулевых местах согласно [7] равняется 24 м. До 90х годов прошлого столетия, когда вся земля в РФ принадлежала государству, обоснованию размеров полосы отвода в пределах железных дорог, за исключением особо ценных земель, придавалось минимальное значение. Даже в учебных и нормативных документах вопросам проектирования полосы отвода не уделялось должного значения. Так в [5] полосе отвода посвящена одна страница, а в [8] из 200 страниц о полосе отвода говорится менее чем на 1 странице.
Применение принципа оптимизации, особенно при трассировании, проектировании плана, профиля, земляного полотна, искусственных сооружений, размещении площадок раздельных пунктов, поселков, баз ПМС и т.п. и реконструкции существующих железных дорог, при разработке проекта организации строительства ведет к уменьшению полосы отвода. Проблемой оптимизации занимались многие ученые транспорта: доктора технических наук, профессор Горинов А.В., Иоаннисян А.И., Кондратченко А.П., Турбин И.В., Переселенов Г.С., Струченков В.И., проф. Кантор И.И., Свинцов Е.С. и др. Учет снего- и пескозаносимости может привести к увеличению полосы отвода. Над этими проблемами работали профессора, д.т.н. Дюнин А.К., Исаенко Э.П., Закиров Р.С. и др. Учет климатических условий и особенностей региона может повлиять на геометрию плана, профиля, а значит и на полосу отвода: проф., д.т.н. Пере-селенков Г.С., к.т.н. Васильев А.П., проф. Дубелир Г.Д., Бируля А.К., к.т.н. Ко-пыленко В.А. и др.
Оптимизация проектов организации строительства и производства работ так же может привести к изменению размеров потребной площади земли. Много сделали в решении этой задачи проф. Иванов И.И., Спиридонов Э.С., Шульга В.А., Перший СП., Жинкин Г.Н. и др.
Общее количество потребной земли для строительства и эксплуатации железных дорог зависит от начертания транспортной сети рассматриваемого района. Только в последние годы над этой проблемой работали проф., д.т.н. В.Я. Ткаченко, К.Л. Комаров, СМ. Гончарук, коллектив ученых института ГИПРОТРАНСТЭИ, Коновалова Н.А., Стенбринк П.А., Лившиц В.Н. и многие другие.
Постоянные и переменные устройства железной дороги, основные технические параметры характеризуют ее облик. Облик дороги определяет и полосу отвода. Рационализации управления обликом железной дороги посвящали свои труды: д.т.н. Козин Б.С., Гавриленков А.В., Быков Ю.А., Горинов А.В., Турбин И.В. Список этот можно было продолжать рядом выдающихся имен.
Над экономическим аспектом изъятия земель из производственной деятельности работали такие ученые как д.т.н., проф. Волков Б.А., Гофман К.Г., Чепурных Н.В. и др.
В последние годы при проектировании новых и реконструкции существующих железных дорог, при паспортизации полосы отвода стали использоваться компьютерные и геоинформационные технологии. Здесь следует отметить, д.т.н., проф. Шварцфельда B.C., Мастаченко В.Н. В программном комплексе «КРЕДО» (фирма «Кредо-Диалог» г. Минск) имеется раздел посвященный автоматизации проекта «Землеустройство». Проф. Мастаченко В.Н. в [9] отмечает, что решать проблему повышения эффективности функционирования железнодорожного транспорта «рационально на основе использования геоинформационных систем (ГИС) и, создаваемых на их базе автоматизированных систем (АС) кадастров. Примерами таких систем являются ГИС органов государственной власти (ОГВ) и АС ведения государственного земляного кадастра России.
Анализ влияния реконструктивных мероприятий на полосу отвода
Одним из функциональных назначений полосы отвода является резервирование земель для возможного развития дороги в будущем.
Нормативные документы [11, 12] этот резерв, в общем, учитывают. Так, в 2.2.1 [11] отмечается, что «площадь земель, отводимых для расположения производственных, служебно-технических и пассажирских зданий, устанавливают в проекте на десятый год эксплуатации». Однако в отношении возможных реконструктивных мероприятий по развитию дороги четких указаний нет.
С целью выявления зависимости размеров полосы отвода от реконструктивных мероприятий были рассмотрены выполненные Уралгипротрансом проекты усиления участков и станций Свердловской и Южно-Уральской железных дорог [19, 20]. Результаты анализа рабочих чертежей строительства второго пути на участке Няр - Соликамск, к примеру представлены в таблице 2.3 (1969 г.), где приведено изменение количества станционных путей и их полезной длины.
Результаты анализа реконструктивных мероприятий на станция Свердловской и Южно-Уральской железных дорог за 20 лет (1970 - 1990 г.г.) по проектным материалам Уралгипротранса приведены в таблице 2.4.
В таблице 2.4 вероятности определялись отдельно по каждой дороге и от суммы мероприятий по обеим дорогам.
Анализ зависимости размеров полосы отвода от реконструктивных мероприятий по Свердловской и Южно-Уральской железной дороге показал, что даже такие реконструктивные мероприятия, как укладка второго пути, удлинение приемо-отправочных путей и увеличение их количества (см. таблицу 2.3) из-за значительного резерва земель не приводят к значительному увеличению полосы отвода. В проектах нет документального обоснования размеров полосы отвода.
Вероятность реконструктивных мероприятий на станциях в зависимости от их назначения и рассматриваемого срока реконструкции колеблется от 0,025 до 0,268 за 1 год и до 1 за 7 лет. Отсюда, земли должны резервироваться, в первую очередь, на крупных станциях.
Полоса отвода, прежде всего, предназначена для земляного полотна с различными водоотводными и водопропускными сооружениями, защитных лесонасаждений и т.п. С целью сохранения земельных угодий и лесных массивов на размеры полосы отвода накладываются следующие ограничения: расстояние от крайних точек сооружений, принадлежащих к земляно му полотну (резервы, водоотводные канавы и т.д.), до границ полосы от вода принимается, как правило, не менее 2,0 м, а в исключительных слу чаях - не менее 1,0 м; при высоте насыпи и глубине выемок до 1,0 м, когда не требуется устройства резервов, кавальеров, и защитных лесонасаждений, ширина полосы отвода не должна превышать 23...28 м в зависимости от категории дороги; ширина полосы отвода на участках дорог, проходящих в лесных массивах, устанавливается не более ширины полосы отвода на соседних заносимых участках, ограждаемых защитными лесонасаждениями.
Земляное полотно имеет определенное очертание, геометрические размеры которого устанавливаются его поперечным профилем. На применение типовых поперечных профилей, согласно [13, 14] накладываются следующие ограничения: типовые поперечные профили земляного полотна применяются на участках, распложенных на местности с поперечным уклоном основания не круче 1/3 и при высоте насыпи и глубине выемки до 12 м.
Ширина Вн основания земляного полотна насыпи будет равна где В - ширина основной площадки земляного полотна; Н- высота насыпи или глубина выемки; / - крутизна косогора. Ширина естественной бермы между подошвой откоса насыпи и бровкой резерва или водоотводной канавы должна быть не менее 3,0 м, а на двухпутных участках с одной стороны не менее 7,1 м. Размер Вв выемки по верху согласно типовым очертаниям будет равен при этом Н 12 м.
Расстояние от бровки откоса выемки до подошвы кавальера должно быть не менее 5,0 м.
Ширина лесонасаждений LH зависит от снегозаносимости участков железной дороги и конструкции защитной полосы.
Полоса отвода и транспортный шум
Согласно [32] интенсивность (3) акустической волны (сила звука) в зависимости от расстояния (г) определяется где Зо - интенсивность в точке г = 0;
у - коэффициент поглощения звука; е - основание натурального логарифма. Разложим (3.1) в ряд Маклорена. Тогда Если ограничится двумя первыми членами ряда, то При заданном значении 3(г) Громкость звука (в децибелах, дБ) оценивается формулой где 30- интенсивность звука на пороге слышимости человека, Вт/м . Транспортный шум изменяется за сутки в зависимости от интенсивности движения поездов, их длины и скорости. Его величина зависит, также, от плана, радиусов кривых, состояния верхнего строения пути и подвижного состава. Непостоянный во времени шум от транспортного потока характеризуется величиной эквивалентного уровня звука.
За эквивалентный уровень звука принимается «среднеквадратичное значение фактического колебания звука» [28], которое во времени принимается неизменным.
Согласно [33], эквивалентные уровни звука, дБ, потока поездов или шумовые характеристики при скорости движения 60 км/ч на расстоянии 25 м от оси железнодорожного пути приведены в таблице 3.1.
Если на рассматриваемом участке железной дороги проходят поезда разных категорий, то шумовую характеристику потока поездов определяют суммированием (по энергии) эквивалентных уровней звука, определенных при движении отдельных поездов согласно таблице 3.4 [33].Таблица 3.4 Эквивалентные уровни звука при движении отдельных поездов
Эквивалентные уровни звука на границе сортировочных грузовых станций, локомотивных депо равняются 100-90 дБ [34].
Таким образом, для потока грузовых поездов с интенсивностью 140 пар/сутки, длине вагонного состава - 1000 м и скорости 100 км/час, эквивалентный уровень звука на расстоянии 25 м от оси пути равняется, приблизительно, 91 дБ.
Для сравнения величина уровня шума [28]: раскачивание деревьев — 25 дБ; будильник - 80 дБ.
Утверждается [28], что днем при уровне звука менее 55 дБ значительное число людей «не испытывает акустических неудобств».
Если принять Lr=o = 91 дБ, a L = 55 дБ, тогда согласно формуле (3.6) Таким образом, в рассматриваемом диапазоне уровней звука расстояние г от источника шума, практически, обратно пропорционально удвоенному коэффициенту поглощения звука.
Коэффициент погашения звука зависит от «покрытия» территории, ее заселенности, рельефа, наличия акустических экранов, вида профиля (насыпь, выемка) и т.п.
Практически уровень шума в расчетной точке согласно [33] определяется по формуле где Lucm - шумовая характеристика источника шума;
A Lpac; A Ln0Kp; A Leo3; A L3en\ А Ьэкр - снижение уровня звука, дБ, соответственно, в зависимости от удаления точки от источника шума (г), м, из-за «покрытия» территории, затухания звука в воздухе, наличия зеленых насаждений и экрана. (Принято, что источник шума и расчетная точка находится на высоте 1 м от головки рельса и поверхности земли). где г - расстояние от источника шума, по направлению, параллельному отражающей плоскости (поверхности земли), таблица 3.5.
Расстояние от источника шума, по направлению, параллельному отражающей плоскости
Падение уровня звука, в зависимости от «покрытия» (трава, мелкий кустарник, рыхлый грунт) для принятых условий, согласно [25], определяется
Наибольший эффект в снижении шума от проходящих поездов дают экраны, роль которых могут играть откосы выемок.
Если высота экрана (И) (глубина выемки) не более 4-х м, то А Ьэкр = 3h (ДБ) 59
Таким образом, падение уровня звука в полосе отвода, в зависимости от ее ширины колеблется от 2,6 дБ ( при ширине полосы отвода 25 м и наличии зеленых насаждений до 15 дБ (при ширине 75 м).
Зависимость падения уровня шума от влияющих факторов полосы отвода показана на рисунке 3.2
Определение экономически рациональной полосы отвода
При определении экономически рациональной полосы отвода нужно учесть следующие величины:- доходы от возможной сдачи земли в аренду;- расходы на уширение полосы отвода для развития дороги в tp году, если эта земля не зарезервирована в текущем году; налог на землю;эксплуатационные расходы на поддержание земель отчуждения в надлежащем порядке.
Указанные стоимости зависят от единичных расценок: ар - стоимость выкупа единицы площади земли ар = 200-ан, где ан - налог на землю, зависящий от местных условий. Обычно налог на землю применяется в долях от налога на сельскохозяйственные угодья;аэ - эксплуатационные расходы на содержание единицы полосы отвода;аа - стоимость аренды.
Фактически арендная ставка на сегодня является договорной ценой, которая находится в пределах
В расчетах принимаем минимальное значение
Так как расходы R являются единовременными в год tp, а все остальные — ежегодными, то в расчетах необходимо учесть коэффициент дисконтирования jut.где Е - коэффициент эффективности (норма дисконта).
Арендная плата и расходы на приобретение земли - вероятностные величины. Поэтому в расчетах необходимо учесть: Ра - вероятность сдачи «свободной» земли в аренду; Рр - вероятность потребности в резерве земли (расширение полосы отвода под реконструктивные мероприятия).
По существу, и эксплуатационные расходы тоже являются величиной вероятностной: эксплуатационные расходы по содержанию полосы отвода, которая может быть сдана в аренду, зависят от вероятности Ра, т.е. эксплуатацион-, ные затраты должны учитываться с вероятностью (1-Ра).
Из-за отсутствия у железной дороги опыта сдачи земли в аренду статистику для определения Ра собрать не удалось, поэтому в расчетах рассматривали значения этой величины в пределах
Функция цели в линейной постановке имеет вид где К— суммарные расходы (доходы) за t = 7 лет. где хт - полоса отвода, занятая под транспортными сооружениями; хэ - полоса отвода, рассчитанная с учетом экономических факторов. где хр - величина резерва земли; ур— доля резерва в экономически рациональной полосе отвода. Подставив значения (4.10), (4.11), (4.12) и (4.13) в (4.9), получим Сделав некоторые преобразования в (4.15), получим
М, из полученного выражения определим хэкрац — границу минимальной экономически рациональной зоны, тогда т.е. при любой ширине х хэк.раЦ полоса отвода будет экономически рациональна Обозначим через
Найдем решение уравнения (4.20), которое определяет минимальную ширину полосы отвода, при большем значении которой функция цели К 0 при следующих исходных данных
Знак «-» в таблице 4.1 означает, что при любой ширине полосы отвода прибыли дороге она приносить не будет. Данные таблицы 4.1 можно пояснить рисунком 4.3, где наклон прямой К=/(хэ хэк.рац) зависит от соответствия величин в выражении (4.16
