Введение к работе
Актуальность проблемы. Зедудее место з перевозочном процессе страны занимают железные дороги. Обеспечение эффективности их работы сегодня и конкурентоспособности зазтра-входпт з круг первостепенных задач транспортной науки. Осуществление этих задач нужно начинать ухе на стадии проектирования, внедряя более совераенные технические и технологические решения.
Одна из серьезнеПгнх проблем при проектирован/.и-необхо-димость учета влияния окружающей среды.
Проблема учета влияния- окружающей среды, не являясь новой, остается многогранной. Прямо -или косвенно еа занимались коллективы ученых под руководством проф. Донина А.К., Персн-на СП., Турбина И.В., проф. Кантор К. И., Переселенкоз Г.С, Гаврнленков А.В., Нинкин Г.Н., Исаев И.П., Воронин М.Н., Чер-номордик Г.И., Закиров P.G., Грунтов П.С, Волков Б.А., Нег-рей В.Я., Дьяков Н.К., к.т.н. Лукапук Л.В., болызие коллективы ЦК/5И МПС под руководством д.т.н. Лисицына А.Л., к.т.н. Шаброва С.С. и др., ЦНИИ МТС: Струченков В.И., Цернант А.А. и др., ККТП^к.т.н. Евграфов В.И., Кортенєвич И.П., Курган Н.Б., Бур-напев А.А., Кикеров Н.С; Петров В.М., Синцов Е.С., Довгалюк Н.В. и др.
Актуальна тема "окружающая среда" и для проектировщиков автомобильных дорог. Ей уделяли внимание проф. Дубелир Г.Д., Бирюля А.К., Хомяк Я.В., Васильев А.П. и др.
Понятие окружающая среда в данной работе включает в себя и природные и экономические факторы. К природным факторам относится рельеф,"геология, климатические условия. К экономическим - район проектирования, его транспортная обеспеченность, о^п^аемые грузопотоки, зозмгкные ресурсы.
Окружающая среда оказывав!' влияние на выбор параметров, конструктивных характеристик, способов строительств и эксплуатации дороги, строительные и эхсплуатацжнгные расхода и-на движущийся поезд.
На движущийся поезд среда оказывает силовой воздействие, которое зхелательно учитывать уке при просктировашпі.
Влияние окружающей среды нередко настолько значигельно, что учет ого. при проектировании может привести к изменению принципиального проектного резгния. Ке менее актуален оптимизационный аспект проблемы.
Однако, учесть при проектировании все параметр И факторы влияния изменяющейся окрукЕвцсй среды - невозможно. Отсади - необходимость учета неопределенности, возникающей от неполноты информации. Иногда неопределенность возникает в процессе расчета из-за неполной адекватности модели реальному процессу.
Проблема учета влияния охрудаяцей среда приобретает еще большую актуальность, так как в последние года объекты транспортного Строительства ПереНОСЯТСЯ В .Северные И ВОСЇОЧ22ІО
районы страны. Особые условия этих регионов оказывают влияние как на строительство, так и на эксплуатация нелезных дорог* Так низкие температуры способствуют увеличения энергия на тягу поездов и затрудняют компенсацию отклонения режима вождения поезда от расчетной, что монет привести к потерд пропускной способности. Но ужо при проектировании возможно предусмотреть мероприятия, восполняющие эти потери.
Е основу рассматриваемой работы положены теоретические и экспериментальные исследования, выполненные в период 1968--1991 гг., среди которых следует отметить анализ влияния по-годно-клкнатичесг:их факторов на условия движения поезда на ряде участков Свердловской яелезисй дороги, зависимость между силами, действувтцями на поезд,.его скоростью и очертаниями профиля, выбор транспортного обеспечения ряда нефтяных месторождений северных районов Тюменской и Томской областей.
,Цель работы. Создание научно-методических основ и рекомендаций для проектирования дорог с учетом влияния окрукав-щэй среди, выявление зависимости очертания профиля от условий движения поззда, учет неопределенности при проектировании железных дорог.
Методика исследования. Исследования воздействия окружающей среды включали теоретические разработки и пассивные эке-пзринентн на ряде участков Свердловской железной дороги с электрической и тепловозной тягой, анализ выполненных проектов новых и реконструируемых г.елезных дорог и активные эксперименты в виде проектных разработок усилен/я участков дорог на полигоне более чем в П300 км.
Обработка натурных данных проводилась с использованием машины "Силуэт" и на ЭВМ.
В числе частных методов при исследовании применялись методы теории вероятностей и математической статистики, вариационного исчисления, теории транспортных потоков, информации, нечетких множеств, линейного программирования.
- б -
Полученные результаты теоретических исследований проверялись моделированием на ЭВМ, опытными проектировками и сопоставлением с экспериментальными данными.
Научная новизна. Впервые в науку о проектировании келез-ных"дорог введено понятие "шум ускорения", определены границы изменения этой величины на ряде участков Свердловской ке— лезной -дороги, установлена связь между этой величиной и параметрами двкаения поезда, временем хода.расходом энергии, скоростью.
Выявлена зависимость ыежду погодно-климатическими факторами (температурой наружного воздуха, его давлением, влажностью) и параметрами двкаения поезда, такими,как, время хода, шум ускорения, расход энергии.
В качестве оценки влияния природных факторов использованы афинные и проективные преобразования.
По критерию минимума расхода энергии получены очертания энергооптимального профиля. Показано, что энергооптималышй профиль, зависит от сил, действующих на поезд и его скорости.
Сделан вывод о том, что в общем .случае движения энергооптимальный профиль - криволинеен.
Проведено исследование энергооптимальиого профиля: отличие его ординат от ординат'прямолинейного профиля, получаемой экономии, стабильности во времени.
Проанализирована зависимость цаеен поезда от погодно--климатических факторов.
Дана классификация северных железных дорог по их назначение. Показано, что в суровых условиях окруяапцеЯ среды возможны такие нетрадиционные решения, как затопляемые дороги.
Сделана попытка найти зависимость между обобцакцим показателем природно-географических услозий района и стоимостью строительства яелезнодорояноЯ линии.
Предложена при проектировании келезных дорог методика оптимизации и учета неопределенности при выборе некоторых параметров (выбор станции и путей, требующих удлинения для пропуска соединенных и дликносостазных поездов, трассирования, выбор участков, где экономически целесообразно повышение скоростей движения с учетом ограничения на ресурсы и др-j. Показано, что учет неопределенности приводит, фактически, к увеличению ресурса на 48 + 67 %.
В работе введено такое понятие, как"надежность" проекта и сделана попытка определить изменение его "приемлемости" с увеличением времени неяду выпуском проекта и реализацией.
Практическая полезность. Комплексный анализ влияния ок-ружавцей среды позволяет обоснованно учитызать это воздействие на условия движения поезда, а значит и на проектные ре-пения по профили.
Установленные, в работе законоыерюстн влияния погодно--климатичееккх условий на ыассу поезда способствует ее более обоснованному выбору, а вывод о более целесообразном увеличении массы поезда для северных дорог (в более суровых климатических условиях), определяет направление выбора.
Чем больше масса поезда, тем меньше прямолинейный профиль отличается от энергооптимального. Как видим и с этой-точки зрения желательно увеличение массы поезда.
Методика выбора станций и путей для пропуска длинкосос-таЕНых и соединенных поездов, участков, где оптимально мероприятие по увеличению скоростей движения с учетом ограничений на ресурсы может быть использована при повышении пропускной и провозной способности железных дорог,, а рекомендации по размещению поселков железнодорожников - как на новой, так и на усиляемой линии.
Нетрадиционен вывод о взыохшости использования в особых условиях затопляемых дорог.
Внедрение. Результаты исследования использованы при проектировании дорог на нефтяных и газовых месторождениях Тюмене кой и Томской областей, где в опытной эксплуатации находятся около 50 кы затопляемых дорог, при выполнении научно-исследовательских работ: "Основы программы развития яелезнодорожного, транспорта Урала до 1985 + 2000 года", Развитие сети дорог" (по заданию МПС и ИКТП), Ц.К.П. "Вес поезда" на ряде участков Свердловской железной дороги и др.
Результаты исследования использовались в учебном процессе и дипломном проектирований.
Апробация работы. Основные результаты диссертации по отдельным ее разделам докладывались и были одобрены:"на технических Советах Свердловской и Ю.Уральской келезных дорог (1983 году), на научно-технических Советах института Гипро-тюменънефтегаз (1971 -j- 1975, 1934, 1987). На конференции в
Таменском индустриальном институто (1975г.), научно-технических совещениях отделения электрификации ВНЮЕГГа 13IG (1987, І9ЄЗ гг.), ВсзсспзноЯ конференции по скоростному двкяєниз в ЛИИйТе (1975 году), на Совете по развития сети (1932 -ь I9S5) в Ї.ЗМТо, неоднократно на научно-практических конференциях УЭМИИТа (1972 * 1990 годах), на заседании кафедры "Изыскания и проектирование железных дорог !.5ИТа (1979 году). Полностьп диссертационная работа рассматривалась на Совете Строительного факультета УЭМИИТа (1983 г: ) и заседании кафедры "Изыскания и проектирование яелезных дорог І&'Шаґв 1992 г.
Публикации. Материалы диссертации ее основные положения, выводы и рекомендации опубликованы в 26 печатных работах из них 9 во Всесоюзных и приравненных к ним издательствах, в том числе в одной учебном пособии; изложены в 19 отчетах по научно-исследовательским работа;.!, выполненным под руководством и при ведущем участии автора, з основном, по планам научно-исследовательских работ Министерства путей сообщения.
Структура и объе.ч диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы и приложении. Рукопись содержит 47J"стр. иахинописного текста, 82 рисунка, 62 таблицы и 119 страниц приложений. Список литературы включает 124 источника.
Похожие диссертации на Теория и практика проектирования железных дорог с учетом воздействия окружающей среды
