Содержание к диссертации
Введение
1 Краткий обзор развития теории этапного развития проектирования станций и узлов и развязок маршрутов на узловых железнодорожных станциях 9
1.1 Основные сведения о появлении, развитии и современном состоянии проблемы этапности развития железнодорожных станций и узлов 9
1.2 История формирования основных принципов и способов развязок маршрутов и их реализации в нормативных документах по проектированию станций 13
1.3 Анализ теоретических исследований по проектированию развязок маршрутов на узловых железнодорожных станциях 19
1.4 Выводы по главе 30
2 Исходные положения обоснования этапности развития узловых станций и анализ влияющих факторов 32
2.1 Исходные положения обоснования этапности развития узловых станций 32
2.2 Выбор критерия эффективности 33
2.3 Общая характеристика факторов, влияющих на выбор варианта развязки маршрутов 35
2.4 Краткий анализ факторов, влияющих на выбор варианта развязки маршрутов 37
2.4.1 Строительные факторы 37
2.4.2 Эксплуатационные факторы 39
2.4.3 Экономические факторы 40
2.5 Выводы по главе 41
3 Комплексный метод совместного обоснования рациональной этапности развития парков и горловин узловых станций и развязок маршрутов 43
3.1 Постановка задачи 43
3.2 Разработка вариантов технического состояния проектируемой станции для обоснования рациональной этапности ее развития 46
3.3 Методика пошагового расчета критерия эффективности и определения условно-оптимальных переходов. 51
3.4 Методика определения капиталовложений и эксплуатационных расходов по вариантам технического состояния 56
3.5 Выводы по главе 60
4 Пример обоснования этапности развития узловой станции предлагаемым методом и оценка влияния на результаты основных факторов 63
4.1 Выбор исходных данных для проверки 63
4.2 Разработка вариантов технического состояния станции и примыкающих подходов и возможных переходов между ними 65
4.3 Экономическая оценка вариантов технического состояния станции и подходов к ней, а также переходов между вариантами 69
4.4 Влияние на результаты расчетов цен на строительство, расходных ставок для определения эксплуатационных расходов и нормы дисконта 78
4.4.1 Влияние цен на строительство на результаты расчетов 78
4.4.2 Влияние расходных ставок для определения эксплуатационных расходов на результаты расчетов 82
4.4.3 Влияние нормы дисконта на результаты расчетов 84
4.5 Выводы по главе 86
5 Учёт перспективы развития путепроводных развязок при их проектировании 87
5.1 Учёт перспективы развития путепроводных развязок при их проектировании 87
5.2 Пример определения условия целесообразности проектирования путепроводной развязки с учётом последующих этапов 93
5.3 Примеры учёта перспективы развития при проектировании путепроводных развязок 103
5.4 Выводы по главе 105
6 Общие выводы 107
Заключение 111
Список использованных источников 113
Приложение А Перечень материалов, послуживших основой для исследования вопросов этапности развития станций и узлов и обоснования рациональных вариантов развязки маршрутов в железнодорожных узлах 125
Приложение Б Пример определения рациональной этапности развития развязок маршрутов для узловой участковой станции полупродольного типа 128
- Анализ теоретических исследований по проектированию развязок маршрутов на узловых железнодорожных станциях
- Методика определения капиталовложений и эксплуатационных расходов по вариантам технического состояния
- Экономическая оценка вариантов технического состояния станции и подходов к ней, а также переходов между вариантами
- Пример определения условия целесообразности проектирования путепроводной развязки с учётом последующих этапов
Введение к работе
Актуальность проблемы. В условиях роста объемов перевозочной работы возникает необходимость наращивания путевого развития станций, которое осуществляют поэтапно. Для узловых станций с увеличением числа подходов и поездопотоков на них возрастает число пересечений маршрутов, которые в зависимости от величины и характера поездопотоков могут осуществлять в одном уровне без развязки маршрутов и с развязками маршрутов в одном уровне с помощью «шлюзов» или в разных уровнях со строительством путепроводов. Сооружение шлюзов на подходах или в горловинах станций позволяет уменьшить задержки подвижного состава или исключить их для одного из направлений, а строительство путепроводов – исключить задержки поездов из-за пересечений маршрутов.
Методы обоснования поэтапного развития станций в настоящее время разработаны для сортировочных, участковых, пассажирских технических станций, обходов железнодорожных узлов, но они не учитывают особенности узловых станций, на каждом этапе развития которых необходимо помимо путевого развития рассматривать альтернативные варианты развязки маршрутов. Это обусловливает теоретическую и практическую актуальность создания для узловых станций комплексного метода совместного обоснования наиболее выгодной этапности наращивания путевого развития парков и развития развязок маршрутов.
Тема диссертации соответствует паспорту специальности 05.22.08 – «Управление процессами перевозок» - п. 3 раздела 2 «Области исследования» паспорта специальности: «Развитие транспортной сети, ее структур и линейных предприятий»
Целью диссертации является разработка комплексного метода обоснования этапности развития узловых станций с учетом развязок маршрутов на подходах и в пределах самих станций.
Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие основные задачи:
– выполнить краткий обзор развития теории этапного развития станций и узлов и развязок маршрутов на узловых железнодорожных станциях;
– сформулировать исходные положения обоснования этапности развития узловых станций и развязок маршрутов на них, дать классификацию и анализ основных факторов, влияющих на выбор варианта развязки при проектировании узловых станций;
– разработать комплексный метод совместного обоснования этапно-сти развития парков и горловин узловых станций и развязок маршрутов на них;
– проверить возможность использования предлагаемого метода и на конкретном примере оценить влияние на результаты расчетов различных факторов;
– обосновать условие целесообразности учета дальнейших этапов развязок маршрутов при выборе решения на текущем этапе.
Объектом исследования в диссертации являются узловые железнодорожные станции и развязки маршрутов на них, а предметом исследования – этапность их развития.
Методы исследования. Для решения поставленных задач в диссертации использованы методы динамического программирования и имитационного моделирования, а также Методические рекомендации по оценке инвестиционных проектов на железнодорожном транспорте.
Научную новизну составляют:
– создание комплексной технико-экономической модели оптимизации этапности усиления путевого развития парков и горловин и развязок маршрутов на узловых станциях;
– разработка принципов выбора вариантов для расчета критерия эффективности при пошаговом определении условно-оптимальных переходов между альтернативными вариантами технического состояния проектируемой станции;
– оценка степени влияния наиболее значимых факторов на результаты расчетов;
– обоснование условия целесообразности учета последующих этапов развития развязок маршрутов при выборе решения на текущем этапе.
Практическая значимость диссертации заключается в возможности использования ее результатов проектными и научно-исследовательскими организациями для обоснования рациональной этапности строительства новых и развития существующих железнодорожных узловых станций и развязок маршрутов на них и на подходах к ним.
Реализация результатов работы. Основные положения разра-
ботанной методики приняты к использованию в отделе Узлов и Станций ПАО «Ленгипротранс» и используются в учебном процессе на кафедре «Железнодорожные станции и узлы» ФГБОУ ВО ПГУПС при подготовке инженеров специальности «Эксплуатация железных дорог».
Достоверность результатов исследования обоснована использованием при расчетах хорошо апробированных математических методов, действующих цен на строительство и расходных ставок для определения эксплуатационных расходов, так и измененных с целью более полного анализа влияния факторов на результаты расчетов.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на международной научно-практической конференции«Развитие инфраструктуры и логистических технологий в транспортных системах» в 2015 году (Санкт-Петербург, ПГУПС), на заседаниях кафедры «Железнодорожные станции и узлы» ПГУПС (2013-2017).
Публикации. Основное содержание работы изложено в 8 печатных публикациях, 3 из которых – в журналах из перечня ведущих рецензируемых научных изданий, рекомендованных ВАК Российской Федерации.
Структура и объём диссертации. Диссертация включает: введение, 5 глав, заключение, библиографический список из 118 наименований и 2 приложения. Основное содержание работы изложено на 124 страницах печатного текста, содержит 16 таблиц и 39 рисунков. Приложения представлены на 34 страницах.
Анализ теоретических исследований по проектированию развязок маршрутов на узловых железнодорожных станциях
Одной из ключевых проблем в развитии железных дорог является повышение их пропускной способности. С увеличением размеров движения поездов этот вопрос особенно остро встает на подходах к узлам. Это связано с тем, что с ростом размеров движения пересечения маршрутов в одном уровне во многих случаях становятся невозможными и возникает необходимость проектирования и строительства развязок подходов в разных уровнях. Как известно, существуют различные способы развязки маршрутов.
В одних случаях можно ограничиться секционированием путей в горловинах, в других достаточно устройства шлюза, в третьих необходимо сооружать путепроводы. Поэтому при проектировании железных дорог неизбежно возникали вопросы выбора наиболее рациональных вариантов развязок маршрутов. Наибольшую сложность при этом представляет проектирование развязок маршрутов в разных уровнях.
Основы теории пересечений и развязок маршрутов в разных уровнях заложил в 1926 г. В.Н. Образцов [69-74]. В его трудах установлены зависимости расположения линий и количества путепроводов, тщательно исследованы различные виды развязок: по линиям, по направлениям и по роду движения. В своих трудах он предложил формулы для определения строительной стоимости путепроводной развязки, которая помимо стоимости самого путепровода включает стоимость подхода к нему, складывающуюся из стоимости земляного полотна, верхнего строения пути и отвода земель для сооружения развязки.
Для снижения стоимости строительства В.Н. Образцов предложил уменьшать угол пересечения линий, доводя его в случае потребности до 20-10 и даже до угла стрелочных улиц, и таким образом перейти к применению путепроводов тоннельного типа. Большим достоинством путепроводов этого типа он считал возможность, благодаря непрерывности полотна, располагать их на уклонах, кривых и переломах профиля. При этом в месте пересечения путей не требуется делать специальных прямых вставок ни в плане, ни в профиле, что существенно облегчает проектирование станций. При определенной системе устройства боковых стен тоннеля в дальнейшем легко производить увеличение числа как нижних, так и верхних путей [69].
Сравнив стоимости тоннельных и металлических путепроводов при малых углах пересечения линий В.Н. Образцов пришел к выводу, что экономия при строительстве первых достигает от 20 до 65% и вообще при любом числе путей туннельные путепроводы при косых углах выгоднее металлических, а тот факт что путепроводы эти при непрерывном балластном слое не стеснены расположением ни на уклоне, ни на кривой и при большой косине сокращают отдаление пересекающихся путей друг от друга, делает их крайне удобными для проектирования подходов к станциям и пересечения путей в разных уровнях даже в пределах станций [69].
Примерами тоннельных путепроводов могут служить путепровод на станции Москва-Казанская, сооруженный в 1925 г. или ступенчатый путепровод на станции Темпельгоф в Берлине, построенный в том же году.
В.Н. Образцов уделял также внимание постепенному развитию путепроводов, что сейчас принято называть этапностью развития.
Наиболее тщательно и детально вопросы проектирования путепровод-ных развязок исследовал в своих работах А.М. Корнаков. Он систематизировал имеющиеся на тот момент (1950–1960-е годы) материалы и был последним, кто уделил особое внимание проблеме сооружения и проектирования пу-тепроводных развязок. В своих трудах [48-53] А.М. Корнаков изложил основные вопросы теории и практики проектирования развязок железнодорожных линий в узлах, рассмотрел методику расчета, усиления пропускной способности и условия применения развязок, определил критерии перехода от пересечений в одном уровне к строительству путепроводов, разработал метод расчета оптимального угла пересечения путей в путепроводных развязках, дал анализ схем развязок в узлах различного типа и привел данные об их плане и профиле.
Примеры предложенных им последовательных схем развязок по роду движения приведены на рисунках 1.6–1.8. Рассмотрим схемы примыкания одной, двух и трех двухпутных линий к параллельно расположенным сортировочной и пассажирской станциям. В рассматриваемых примерах последовательность приведенных схем заключается в следующем. Главные пути линий Б и В входят внутрь развязки (см. рисунок 1.8), и на входе на пассажирскую и сортировочную станции, или на выходе с них, главные пути располагаются последовательно: первым сверху идет путь 1 линии А, затем путь 2 линии Б и, наконец, путь 3 линии В. Эти пути специализируются по отправлению со станций рассматриваемого узла. Затем в такой же последовательности идут пути 1, 2, 3 линий А, Б и В соответственно для прибытия поездов на пассажирскую или сортировочную станцию.
Условно каждую из представленных схем можно разделить на две зоны а и б. В зоне а расплетение путей происходит по направлениям движения, а в зоне б - по роду движения. Условными границами зон а и б будут служить вертикальные оси, проведенные в начале и конце рассматриваемых схем развязок, а также вертикальная ось стрелочного перевода, расположенного ближе остальных к узлу. Такой порядок расплетения путей обосновал в работе [65] В.Д. Никитин и пришёл к выводу, что развязка по направлениям движения должна предшествовать развязке по роду движения, а не наоборот.
Количество пересечений и путепроводов на рассматриваемых схемах в общем виде можно определить основываясь на теории пересечений и развязки движения, установленной В.Н. Образцовым [69]. В рассмотренных схемах (рисунки 1.6-1.8) в зоне а число точек пересечения составляет - (п — 1), а количество путепроводов равно п — 1; в зоне б число точек пересечения 2п2 — 1, а количество путепроводов равно п. Таким образом, в рассматриваемых схемах общее количество пересечений составит S = 2,5п2 — 0,5и — 1, а число путепроводов М = 2п — 1.
Анализируя рассмотренные схемы, А.М. Корнаков приходит к выводу о том, что с примыканием новых линий нарастание числа путепроводных развязок происходит в сторону узла. Это свидетельствует о том, что при проектировании путепроводных развязок по роду движения с последовательным рас-плетением путей с учетом перспективы развития необходимо стремиться к отдалению путепроводов от узла.
На рисунках 1.9, 1.10 приведены схемы путепроводных развязок по роду движения с объемлющим расплетением путей с примыканием одной и двух двухпутных линий соответственно. В отличие от последовательной схемы главные пути направлений Б и В здесь не входят внутрь развязки, а объемлют ее (см. рисунки 1.9, 1.10), располагаясь симметрично относительно продольной оси развязки.
Удлинение зон а и б характерно и для схем с объемлющим расположением путей. Однако здесь оно более ярко выражено в сторону подходов, что является более благоприятным с точки зрения учета перспективы развития.
Одним из важнейших вопросов является вопрос определения оптимального угла пересечения путей в путепроводных развязках. Изучая строительно-эксплуатационные расходы по развязке в зависимости от высоты насыпи (глубины выемки) и радиуса проектируемого подхода профессор А.М. Корнаков пришёл к выводам, что при размерах движения по развязываемому подходу 12 поездов в сутки наиболее оптимальным будет угол между 20 и 35, при размерах движения 24 поезда в сутки – между 15 и 30, и при размерах движения 48 поездов в сутки – между 12 и 20.
Необходимо отметить, что еще в 1926-1928 гг. были проведены исследования соотношений между величинами капитальных затрат по сооружению путепроводных развязок и эксплуатационных расходов в функции от угла пересечения. Этими исследованиями было установлено, что по капитальным затратам (с учетом ежегодных амортизационных отчислений) наиболее выгодным углом пересечения путей в простейших развязках будет угол между 40 и 50 [48, 52, 58, 69]. Но тогда были исследованы изменения эксплуатационных расходов лишь для развязок, имеющих путепроводы с металлическими пролетными строениями. При этом оказалось, что размеры движения по проектируемому подходу от 6 до 12 поездов уже делают выгодным применение развязки с углом пересечения путей около 20. Но для путепроводов с железобетонными пролетными строениями, а также при больших размерах движения поездов, наиболее рациональное значение угла пересечения путей по строительно-эксплуатационным затратам не определялось.
Но в исследованиях [48, 52, 58, 69] учитывается лишь часть подхода к путепроводу (от точки А до точки О, рисунок 1.11), это приводит к погрешности в расчетах. Необходимо же принимать во внимание и вторую часть трассы от точки О до точки Б. Ее протяженность будет зависеть от угла примыкания новой железнодорожной линии к существующей.
Методика определения капиталовложений и эксплуатационных расходов по вариантам технического состояния
При обосновании этапности развития станций и узлов рекомендуется отличать общие и учитываемые капитальные вложения [3, 28]. Первые представляют собой полную сметную стоимость строительства, вторые – часть общих затрат, предназначенных для усиления основных устройств, без которых освоение растущих размеров работы невозможно. В общие же затраты включается стоимость сопутствующих актуальных работ, направленных на устранение имеющихся недостатков в техническом оснащении станции, улучшение условий труда работников эксплуатационного штата, усиление устройств локомотивного и вагонного хозяйств, электроснабжения, внедрение новых систем СЦБ и связи, строительство жилья и объектов соцкультбыта и др., которые должны выполняться независимо от варианта этапности. Включение капитальных вложений на указанные сопутствующие работы в состав того или иного этапа развития может привести к неоправданному отдалению срока целесообразности усиления основных устройств.
При оценке вариантов этапности развития станций, независимо от их вида (участковые, сортировочные, пассажирские, грузовые) в состав учитываемых капитальных вложений должны включаться расходы:
– на организацию проектирования и строительства;
– на укладку приемоотправочных, сортировочных, вытяжных и ходовых путей, включающих подготовку территории строительства, земляные работы, искусственные сооружения, верхнее строение железнодорожного пути, включая стрелочные переводы;
– на оборудование этих путей контактной сетью, освещением, электрической централизацией стрелок и сигналов, устройствами для технического обслуживания и коммерческого осмотра вагонов;
– на приобретение маневровых локомотивов.
Указанных затрат, как правило, достаточно только для обоснования развития участковых станций. Что касается других видов станций, в состав учитываемых должны дополнительно включаться капиталовложения на устройства, характерные для данного вида станций [28].
Например, для сортировочных станций дополнительно следует учитывать добавление надвижных, спускных и обходных, и вытяжных путей формирования, увеличение высоты горки и мощности тормозных средств, оборудование горки устройствами механизации и автоматизации сортировочного процесса.
Для пассажирских станций к учитываемым следует относить не упомянутые выше капиталовложения на развитие пассажирского комплекса: почто-во-багажные устройства, вокзальный комплекс, платформы и переходы между ними, ранжирные парки, а для пассажирских технических станций – приемо-отправочные, вытяжные и ходовые пути, вагономоечный цех, пункт технического обслуживания вагонов, ремонтно-экипировочное депо, парк резервных вагонов на периоды сезонных спадов объемов перевозок, а также устройства ЭЦ, электроснабжения, водоснабжения, канализации, очистные сооружения.
Для грузовых станций дополнительно необходимо учитывать капиталовложения на выставочные и погрузочно-разгрузочные пути, грузовые склады и площадки, автоподъезды, средства механизации погрузочно-разгрузочных работ, устройства СЦБ, освещения и др.
При определении учитываемых эксплуатационных расходов для обоснования этапности развития станций и узлов целесообразно использовать систему укрупненных групповых норм расходов по следующим основным группам:
– пробег поездов с учетом разгонов и торможений;
– одиночное следование локомотивов;
– простой подвижного состава в ожидании выполнения технологических операций, а также из-за враждебности маршрутов;
– маневровая работа по переработке и перестановке составов и групп вагонов;
– содержание постоянных устройств, состав которых определен в учитываемых капитальных вложениях и обычно включает главные и станционные пути, стрелочные переводы, контактную сеть, линии связи, посты дежурных по станции и по паркам, сортировочные горки, грузовые дворы, устройства локомотивного и вагонного хозяйства и другие объекты.
Для расчета расходов по пробегу подвижного состава и простою его в процессе выполнения технологических операций, а также энергетической части расходов принимают сутки со среднегодовой интенсивностью работы. Эти же размеры движения принимают для определения эксплуатационных расходов по содержанию постоянных устройств, если величина нормы расходов зависит от размеров движения. Эксплуатационные расходы, связанные с простоями подвижного состава в ожидании выполнения операций, а также из-за враждебности маршрутов определить с достаточной точностью аналитическим расчетом не представляется возможным, поэтому в диссертации для этих целей использован метод имитационного моделирования в программном комплексе «Аврора», разработанный ПАО «Ленгипротранс». Для определения задержек подвижного состава необходимо последовательно во все вкладки программы ввести исходные данные.
Основными вкладками, которые являются индивидуальными для каждой станции, являются
– «Устройства», характеризующие подходы, парки путей и отдельные пути, участки путей, соединяющие подходы с парками и парки между собой;
– «Категории», в которой указываются все категории поездов, поступающих на станцию;
– «Характеристики», предназначенная для описания маршрутов следования каждой категории поездов по указанной в первой вкладке устройствам. Вкладка «Характеристики» содержит столбцы «Цепочка устройств», «Время», «Взаимозанятость устройств», «Взаимозанятость при простоях», которые необходимо заполнить.
Энергетические затраты определялись в программном комплексе «ИСКРА» (Интегрированная Система Комплексных Расчетов и Анализа движения поездов), разработанном В.В. Анисимовым и В.А. Анисимовым (ДВГУПС), и предназначенном для автоматизации тягово-экономических расчетов. Исходными данными для их определения являются тип и серия локомотива, его тяговые и токовые характеристики, составность, масса состава, масса поезда, начальная скорость на участке, масштабный план станции и путепроводной развязки, продольный профиль.
Эксплуатационные расходы на содержание верхнего строения пути и контактной сети получаются умножением расходной ставки на суммарные строительные длины данных показателей. Амортизационные отчисления на содержание земляного полотна принимаются в размере 1% от его стоимости.
Экономическая оценка вариантов технического состояния станции и подходов к ней, а также переходов между вариантами
Для экономической оценки вариантов технического состояния станции и подходов к ней, а также переходов между вариантами необходимо определить отличающиеся стоимостные показатели, к которым относятся:
- исходные капиталовложения по всем вариантам технического состояния, которые представляются в виде массива Ki (i=1,2,..., n);
- капиталовложения, необходимые для перехода от каждого варианта технического состояния по всем возможным другим вариантам, представляемые в виде матрицы капиталовложений Kij (i=1,2,..., j;j=1,2,...n);
- эксплуатационные расходы по каждому году расчетного периода и варианту технического состояния и Сt,j (t=1,2,..., T;j=1,2,...n) в виде матрицы эксплуатационных расходов.
Указанные стоимостные показатели вначале определялись для базового варианта их значений, представленного в приложении Б (таблицы Б.1 – Б.8), а затем варьировались для оценки влияния различных факторов. Для получения перечисленных стоимостных показателей были разработаны масштабные планы по всем вариантам, представленным на рисунках Б.1–Б.15 приложения Б, по которым определялись объемы строительных работ, а также пробеги и задержки подвижного состава, зависящие от варианта этапности. Масштабные планы хранятся на кафедре «Железнодорожные станции и узлы» ПГУПС. Методика подсчета указанных показателей изложена в п. 3.4.
Исходными данными для определения энергетических затрат являются тип и серия локомотива – ВЛ10у, его тяговые и токовые характеристики из Правил тяговых расчетов [83]. Составность – 71 вагон. Масса состава – 5353 т, масса поезда – 5533 т. Начальная скорость на участке – 0 км/ч; масштабный план станции и путепроводной развязки, продольный профиль.
Для расчетов использован предназначенный для автоматизации тягово-экономических расчетов программный комплекс «ИСКРА», разработанный В.В. Анисимовым и В.А. Анисимовым (ДВГУПС). В таблице 4.4 приведены полученные расходы электроэнергии при движении подвижного состава по путепроводной развязке, а в таблице 4.5 – при движении по развязке в одном уровне.
Масштабный план и продольный профиль, на основе которых производились расчеты хранятся на кафедре «Железнодорожные станции и узлы» ПГУПС. В случаях развязок в одном уровне участок будет представлять из себя единственный участок длиной 4677 м с уклонами не более 2. В случае строительства путепроводной развязки продольный профиль рассматриваемого участка длиной 4730 м будет состоять из следующих элементов:
1) 2141 м с нулевым уклоном;
2) 1439 м с уклоном 5,21;
3) 300 м с нулевым уклоном;
4) 850 м с уклоном 8,82.
По результатам подсчетов получен вывод, что расход одним поездом электроэнергии в случае развязки маршрутов в одном уровне составил 290 кВт-ч, а в случае движения поезда по путепроводной развязке – 340 кВт-ч. Единичная расходная ставка за 1 кВт-ч по состоянию на 2016 г. принята рав ной 2 руб. Для подсчета годовых эксплуатационных расходов на затраты электроэнергии поездами необходимо умножить количество поездов, которые пройдут по путепроводной развязке (или в одном уровне) за рассматриваемый год эксплуатации на единичную расходную ставку. Матрица расходов на тягу поездов по отличающимся вариантам, как одно из слагаемых матрицы эксплу атационных расходов приведена в Приложении Б.
Эксплуатационные расходы, связанные с простоями подвижного состава в ожидании выполнения операций, а также из-за враждебности маршрутов определялись с использованием метода имитационного моделирования в программном комплексе «Аврора».
Во вкладке «Устройства» прописываются наименования подходов, парков, участков пути, играющих ключевую роль при определении задержек. Такими устройствами послужили: четные подходы с А и В, четный и нечетный парки транзитных грузовых поездов, парк поездов, поступающих в переработку, пути приема и отправления пассажирских поездов и участки путей, соединяющие четные подходы и перечисленные парки.
Во вкладке «Категории» необходимо указать все категории поездов, маршруты которых будут оказывать влияние на определение задержек подвижного состава. В рассматриваемом примере выделено 12 категорий: пассажирские четные, прибывающие с подхода А и В (категории №1 и №3 соответственно), поезда поступающие в разборку, отправляемые на подход А и на подход В (категория №8 и №2), транзитные грузовые четные поезда, прибывающие с подходов А и В (категории №4 и № 5), транзитные грузовые нечетные поезда, отправляющиеся на А и на В (категории №8 и №6), пассажирские нечетные, отправляемые на А и на В (категории №9 и №10), поезда, поступающие в разборку с подходов А и В (категории №11 и №12).
Во вкладке «Характеристика» прописываются маршруты следования каждой категории поездов по указанным в первой вкладке устройствам.
В столбец «Цепочка устройств» прописываются устройства в том порядке, в котором поезд по ним следует. В столбце «Время» указывается время занятия данного устройства. В столбцах «Взаимозанятость устройств» и «Взаимозанятость при простоях» перечисляются те устройства, которые оказываются одновременно занятыми с рассматриваемым устройством. Время занятия устройств определено, исходя из тяговых расчетов, выполненных с применением программного комплекса «ИСКРА». Подходами можно считать два блок-участка до входных светофоров, принимая длины блок-участков не менее 1000 метров. Для прибывающих четных пассажирских поездов время занятия подходов принимается равным 3 минутам, для грузовых – 4 минутам. Время занятия участков путей от входных светофоров до приемоотправочных путей для пассажирских четных поездов принято равным 3 минутам, для четных транзитных грузовых и поступающих в переработку – 4 минутам. Такое же время проследования по рассматриваемым участкам принято и для нечетных поездов перечисленных категорий. При проследовании грузовых поездов с отклонением на шлюзовые пути это время увеличивается на 1 минуту и составляет 5 минут. Время занятия пассажирских путей до остановки или при отправлении принимается не менее 2 минут, для грузовых то же время занятия приемоотправочных путей принято равным 3 минутам.
Во вкладке «Подходы» для каждой категории поездов указывается способ задания поступления каждой категории поездов – либо автоматически, либо вручную. В диссертации ручное расписание задается для пассажирских поездов.
Для базового варианта стоимостных показателей исходные капиталовложения по вариантам технического состояния путевого развития приемоот-правочных парков и развязок маршрутов представлены в таблице 4.6; капиталовложения, необходимые для перехода к возможным вариантам технического состояния – в таблице 4.7; матрица годовых эксплуатационных расходов по вариантам технического состояния в течение расчетного периода – в таблице 4.8.
Пример определения условия целесообразности проектирования путепроводной развязки с учётом последующих этапов
Определение условия целесообразности проектирования путепроводной развязки с учётом последующих этапов осуществляется на примере путепроводной развязки по роду движения. Её развитие происходит в два этапа: на первом этапе имеется только развязка по двухпутным линиям А и В на подходе к основной станции, при которой сооружается однопутный путепровод; на втором этапе в связи со строительством сортировочной станции возникает необходимость развития имеющейся развязки в развязку по роду движения. Все пути развязки электрифицированы на постоянном токе.
Возможны две стратегии развития развязки: с учётом и без учёта следующих этапов развития. В случае выбора стратегии без учета перспективы развития путь отправления нечётных поездов с основной станции на В проектируется прямым вплоть до поворота перед путепроводом на В. При таком решении на втором этапе возникает необходимость разборки части этого пути и дальнейшее его переустройство (рисунок 5.3).
В случае второй стратегии развития путь отправления нечётных поездов с основной станции на В сразу проектируется с учетом сооружения второго путепровода в связи со строительством в узле новой сортировочной станции (рисунок 5.4), что позволяет на втором этапе избежать бросовых работ, переустройства пути и дополнительного отвода земель.
При рассмотрении указанных вариантов развития развязки необходимо определять капитальные затраты на первом этапе, а также стоимости переходов от первого ко второму этапу развития, эксплуатационные расходы лишь по отличающимся показателям. Поэтому следует учесть следующие капитальные затраты: подготовка территории строительства, сооружение земляного полотна, укладка верхнего строения пути, разборка верхнего строения пути, устройство и демонтаж контактной сети. В случае выбора стратегии развития без учета следующих этапов отвод земли под строительство путепроводной развязки осуществляется в 2 этапа. Отличающимися статьями эксплуатационных расходов являются: содержание верхнего строения пути, амортизацию земляного полотна, содержание контактной сети, расходы на тягу поездов. При этом рассматривать пробеги поездов для определения расходов на тягу необходимо только для пути отправления нечетных поездов с грузовой станции, т.к. по остальным путям расходы на тягу поездов по вариантам будут одинаковыми. Определение капитальных вложений, стоимостей переходов между вариантами технического состояния и эксплуатационных расходов производилось на основе запроектированных масштабных планов, хранящихся у автора.
Капитальные затраты, требующиеся для сооружения первого варианта технического состояния развязок по обеим стратегиям их развития сведены в таблицы 5.1 и 5.2. Стоимости переходов от первого ко второму вариантам технического состояния по первой АЭ +1 и второй стратегии развития АЭ +1 составили 68,41 млн. руб. и 522,50 млн. руб. соответственно (таблицы 5.3, 5.4). Второй вариант технического состояния является одинаковым при обеих стратегиях развития, и капитальные затраты, требующиеся для его строительства, сведены в таблицу 5.5. При этом исключены из рассмотрения пути для приёма на сортировочную станцию чётных поездов с подходов А и В, т.к. их учёт не повлияет на результаты расчётов.
Эксплуатационные расходы на содержание верхнего строения пути и контактной сети получаются умножением расходной ставки на суммарные строительные длины данных показателей. Амортизационные отчисления на содержание земляного полотна принимаются в размере 1% от его стоимости. Перечисленные эксплуатационные расходы будут для каждого варианта технического состояния каждый год одинаковыми. Возрастать же будут эксплуатационные расходы на тягу поездов в связи с непрерывным ростом размеров движения. По масштабному плану определено, что перепробег отправляемых с основной станции поездов при второй стратегии развития в связи с искривлением пути составит 63 метра. Соответственно согласно проведенным тяговым расчетам на каждый грузовой поезд будет затрачиваться дополнительная электроэнергия в размере, приблизительно равном 3 кВт-ч.
В таблице 5.6 показаны суммарные годовые эксплуатационные расходы для первого варианта технического состояния для обеих стратегий развития развязки при принятых размерах движения по основной станции: начиная с 24 пар транзитных поездов в первый год эксплуатации до 87 пар поездов на 30-й год эксплуатации. Из таблицы видно, что суммарная разность годовых эксплуатационных расходов с учетом коэффициента дисконтирования t составляет не более 1,85 млн. руб., что является незначительной величиной, которая не изменит итоговые результаты расчетов.
Таким образом, пренебрегая незначительной разностью эксплуатационных расходов, для определения года k+1 перехода ко второму техническому состоянию, при котором будет достигаться равенство приведенных затрат, можно осуществлять по формуле (5.6). Подставив в указанную формулу полученные значения, получим k+1 = 8 лет. Это означает, что при переходе ко второму варианту технического состояния через 8 лет и более эффективней осуществлять развитие рассматриваемой путепроводной развязки по роду движения по стратегии с учетом перспективы развития.
Если земля, выделяемая под строительство путепроводной развязки, является не государственной, а находится в частной собственности, и стоимость 1 га земли принять по одной из максимальных расценок в размере 50 млн. руб. за 1 га, то значение k+1 становится равным 1 году. Это свидетельствует о том, что целесообразно выбирать стратегию путепроводной развязки с учетом перспективы развития.