Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор теоретических исследований, связанных с перевозкой нефти и нефтепродуктов железнодорожным транспортом 9
1.1. Отечественная теория и практика организации перевозки нефтепродуктов железнодорожным транспортом 9
1.2. Зарубежный опыт железных дорог по перевозке наливных грузов 14
2. Опыт работы железной дороги по организации перевозок нефтеналивных грузов (на примере Куйбышевской железной дороги) 19
2.1. Существующая организация перевозок нефтеналивных грузов 19
2.2. Особенности организации перевозки нефтеналивных грузов на современном этапе 29
2.3. Мероприятия по сокращению простоя цистерн на станциях налива 31
2.4. Выводы 32
3. Анализ условий обеспечения вывоза составов поездов с наливных станций 34
3.1. Структура и техническое состояние локомотивов грузового парка дорог 34
3.2. Анализ уровня использования локомотивного парка на дороге 40
3.3. Мероприятия по ускорению вывоза составов поездов со станций их формирования 50
3.4. Выводы 54
4. Разработка методики оценки экономической целесообразности проведения мероприятий по ускорению вывоза составов поездов с наливных станций 56
4.1. Общие положения 56
4.2. Методика расчета составляющих затрат, связанных с организацией вывоза составов поездов с наливных станций узла, во взаимосвязи с работой сортировочной станции 57
4.3. Методика расчета укрупненных расходных ставок 66
4.4. Интерпретация вывоза составов поездов на станциях налива и сортировочной станции в виде функционирующей сети систем массового обслуживания (СМО) 69
4.4.1. Математические модели для описания функционирования систем массового обслуживания 69
4.4.2. Разработка структурной схемы организации вывоза передаточных поездов с узла во взаимосвязи с обеспечением составов поездными локомотивами на сортировочной 74 станции
4.4.3. Разработка математических моделей для определения простоя состава в ожидании прицепки поездного локомотива и отправления на станциях 79 налива и сортировочной станции
4.5. Реализация разработанной методики в программу на ЭВМ 91
4.6. Выводы 92
5. Оценка экономической целесообразности предлагаемых мероприятии по ускорению вывоза составов передаточных поездов с наливных станций 100
5.1. Оценка экономической целесообразности привлечения для вывоза передаточных поездов с узла тепловозов, имеющих оборот по сортировочной станции 100
5.2. Оценка экономической эффективности постоянного закрепления поездных локомотивов — электровозов за
узлом 116
5.3. Оценка экономической эффективности постоянного закрепления за узлом тепловозов 130
5.4. Оценка экономической целесообразности формирования передаточных поездов с составом меньшим нормы 146
5.5. Оценка экономической целесообразности повышения технологического резерва электровозов 155
Общие выводы
- Зарубежный опыт железных дорог по перевозке наливных грузов
- Особенности организации перевозки нефтеналивных грузов на современном этапе
- Мероприятия по ускорению вывоза составов поездов со станций их формирования
- Интерпретация вывоза составов поездов на станциях налива и сортировочной станции в виде функционирующей сети систем массового обслуживания (СМО)
Введение к работе
В современных условиях ,перевозки нефтеналивных грузов выглядят наиболее стабильными , дающими заметные доходные поступления отросли .Нефтяной комплекс был ,есть и будет одним из важнейших факторов экономической , социальной и политической стабильности государства. Нефть и продукты ее переработки по-прежнему остаются важнейшими энергетическими и экспортными ресурсами Российской Федерации.
По данным минэнергетики РФ , Россия располагает 13% мировых запасов нефти , а ее добыча составляет 15,6% мировой. В целом в стране , как считают специалисты ,разведано только 33% потенциальных запасов. Например ,в восточной Сибири , кроме 15-ти месторождений , из которых извлекается более одного млрд.тонн нефти ,выявлено еще 37 новых подземных запасов сырья ,есть перспективы расширения добычи в Тимано-Пичорском бассейне, на шлейфе Дальнего Востока и Северных Арктических морей, а также в Волго-Уральском и Северо-Кавказском регионах.
По запасам нефти Россия занимает одно из ведущих мест в мире . На территории России расположено 12 млн. км нефтеносной площади ,в то время как на земном шаре такой площади известно 32 млн. км .
В 2001 году доля неиспользуемых скважин по всем нефтедобывающим компаниям России составила около 30-ти процентов. Лицензированные запасы нефти для разработки российскими нефтяными компаниями составляют практически 12 млрд.тонн, что позволяет добывать около 300 млн.тонн ежегодно . К 2005 году Минэнергетики РФ планирует извлекать до 346-ти млн.тонн нефти в год: если удастся добиться среднего прироста объемов добычи в три-пять процентов ежегодно.
Значительное развитие нефтедобывающая и нефтеперерабатывающая промышленность получила в районах Поволжья (в частности ,в Башкортостане ), Урала, Западной Сибири и Дальнего Востока. Основной
объем перевозок нефтеналивных грузов приходится на долю железнодорожного транспорта.
Нефть и нефтепродукты наиболее эффективно транспортировать путем перекачки по трубопроводам насосными станциями от мест добычи к местам переработки и потребления. Стоимость сооружения 1 км нефтепровода почти в 2 раза ниже стоимости сооружения 1 км железнодорожной линии той же пропускной способности (не считая затрат на подвижной состав). Себестоимость транспортировки нефтепродуктов по трубопроводам в 2-3 раза ниже , чем по железным дорогам. Несмотря на большое строительство магистральных нефтепроводов , общую протяженность свыше 60 тысяч км и перекачивание по ним свыше 600 млн.т объем перевозок нефтяных грузов на железнодорожном транспорте в последние годы так же растет.
Доля нефти и нефтепродуктов в структуре погрузки на железнодорожном транспорте в 2002 году составила порядка 15%.
Комплекс проблем, связанных с железнодорожными перевозками нефтеналивных грузов, включает исследование объемов и номенклатуры перевозимых грузов:, анализ структуры вагонопотока по видам обработки на ППС, по принадлежности (парк МПС, арендованные, собственные). А так же исследование основных направлений следования грузопотоков, детальное изучение технологии работы с ними в пунктах подготовки под перевозку, на станциях налива и слива продукта, анализ причин и последствий возникновения аварийных ситуаций.
Круг вопросов, решаемых в настоящей работе определяется важностью проблемы перехода на наиболее экономичные и прогрессивные технологии, соответствующие требованиям рынка, значительное повышение эффективности производства и приведение технического потенциала отросли в соответствие с потребностями экономики в перевозках.
Реализация названных направлений достигается за счет решения комплекса задач, важнейшими из которых являются: улучшение
качественных параметров перевозок, регулярность, скорость, сохранность и
Др.
Решение поставленных задач неразрывно связано с решением одной из проблем по ускорению оборота нефтеналивных цистерн.
В результате обследования работы наливных станции выявлено, что готовые к вывозу на сортировочную станцию составы, с наливными грузами простаивают в ожидании подачи электровозов от 1 до 5 часов. Причина -практически отсутствует резерв электровозов и большая неравномерность заявок на подачу локомотивов. На фоне общего роста объемов перевозок и износа подвижного состава, как локомотивов так и вагонов вопрос сокращения оборота нефтеналивных цистерн стоит особенно остро.
Таким образом, представляют особый научный и практический интерес технико-эксплуатационные предложения, целью которых является ускорение оборота цистерны и сокращение эксплуатационных расходов железных дорог. В качестве таких мероприятий предложено рассмотреть возможность замены электрической тяги на тепловозную, а также варианты закрепления локомотивов за нефтеналивным узлом путем их закупки либо передачи.
Зарубежный опыт железных дорог по перевозке наливных грузов
Для перевозки нефтегрузов за рубежом используют сеть трубопроводов и железнодорожный транспорт. Из-за несовпадения районов добычи нефти с районами ее потребления дальность перевозок нефтяных грузов значительна. Основные месторождения добычи нефти стран Ближнего и Среднего Востока, Африки, как правило, соединены трубопроводами с морскими портами. Поступающая по трубопроводам сырая нефть вывозится танкерами в Западную Европу, Северную Америку, Японию и другие страны. Развитие системы трубопроводов на Западе привело к резкому сокращению объемов перевозки нефтепродуктов железнодорожным транспортом.
Во Франции сырая нефть доставляется на танкерах через порт Гавр из различных стран мира. Из порта нефть поступает на одно из 4-х предприятий по очистке нефти и производству из нее нефтепродуктов, расположенное близь Руана, либо по нефтепроводу, либо на речных судах. С предприятия нефтепродукты доставляются более чем на 35 тыс. промышленных предприятий по трубопроводам (58%), речным (29%) и железнодорожным (13%).
Составы по перевозке нефти формируются в общем случае из 22 вагонов-цистерн с полезной массой груза 1200-1300 т и нагрузкой на ось 20-22,5 т. Сортировочная станция близь Руана, например, осуществляет формирование порядка 1450 вагонов в сутки, часы работы станции с 5 до 21 часа. Для формирования поездов на станции имеются 40 маршрутов, 18 путей задействованы для отправки сформированных поездов, для приема вагонов используется 24.
Доставка в пункты потребления продуктов переработки сырой нефти в Германии осуществляется тремя видами транспорта, в том числе водным-48,4%, железнодорожным-38,1%, автомобильным-13,5%. В Германии имеется 6-групповая специализация парка цистерн, что обеспечивает минимальные затраты при подготовке цистерн под перевозку определенных продуктов. Подготовка цистерн осуществляется и на дорогах Чехии, Румынии и Польши.
Так как в зарубежных странах при транспортировке нефтепродуктов железнодорожным транспортом имеется тенденция к переходу от специализации цистерн по однородным продуктам к жесткой специализации, основное развитие получает конструирование специализированных цистерн и создание сливных и наливных эстакад, обеспечивающих сокращение продолжительности грузовых операций. Например, парк цистерн в США насчитывает 150 тыс. единиц, в общем парке вагонов это составляет всего 0,27%. Парк цистерн специализирован по родам перевозимого продукта и после слива направляется только под налив аналогичного груза. Около 146 тыс. цистерн частных компаний также специализированы под перевозки отдельных видов нефтепродуктов. В связи с этим в США не существует промывочно-пропарочных станций, производится лишь периодическая очистка цистерн после определенного цикла перевозок.
Для транспорта стран Западной Европы и США характерно то, что железным дорогам принадлежит лишь незначительная часть общего парка цистерн, основная же их масса является собственностью различных нефтяных, химических и других компаний. Железные дороги Германии не располагают собственными цистернами для коммерческих грузовых перевозок. Практически все железнодорожные цистерны находятся в собственности частных владельцев, в основном грузоотправителей. Перевозка в этих вагонах железнодорожными компаниями производится на основе договоров на доставку. Работы по регулярному техническому обслуживанию и освидетельствованию цистерн, а также контролю за их состоянием, относятся к компетенции их владельцев и проводится ими.
Железные дороги осуществляют только эксплуатацию цистерн.
В ряде стран перевозка нефтепродуктов в адрес крупных потребителей выполняется маршрутными поездами. Например, в Англии продолжается рост перевозок нефтепродуктов железнодорожным транспортом, в организованных замкнутых маршрутах, состоящих из цистерн грузоподъемностью 45-100 тонн. Во Франции маршрутами охвачено до 70% общего объема перевозок нефтяных грузов. Однако масса таких поездов на дорогах Западной Европы в отличие от США невелика.
В США и Канаде перевозка нефтепродуктов производится маршрутами по долгосрочным (не менее 10 лет) договорным соглашениям на трехсторонней основе: грузоотправитель - железная дорога -грузополучатель с передачей контрольных функций за выполнение взаимных обязательств одному из банков. При этом большинство отправительских маршрутов являются тяжеловесными (не менее 6 тыс. тонн).
При формировании отправительских маршрутов на железных дорогах США используют, как правило, подвижной состав, принадлежащий клиентуре одной железнодорожной компании. Включение в состав маршрутного поезда вагонов, принадлежащих различным компаниям, допускают лишь в исключительных случаях при наличии соглашений о совместном пользовании равночисленном обмене вагонными парками. Иначе использование вагонов различных компаний вызывает усложнение процедур оформления перевозочных документов и взаиморасчетов за пользование вагонами.
Особенности организации перевозки нефтеналивных грузов на современном этапе
В связи с предполагаемым увеличением парка цистерн и возросшим объемом отгрузки нефтепродуктов требуют незамедлительного решения вопросы: по изменению технологии работы наливных станций, их технического оснащения , развитию сортировочных станций, строительству дополнительных путей для обеспечения отстоя собственных цистерн, приведению ремонтных мощностей вагонных предприятий и ППС в соответствие с возросшими объемами ремонта, пополнения локомотивного парка, а также развитие общего информационного поля для скорейшей передачи информации между грузоотправителями и станциями погрузки.
Одним из наиболее эффективных мероприятий, позволяющих существенно снизить оборот вагона, как известно, является повышение уровня маршрутизации, что способствует также и ускорению возврата порожних цистерн в пункты погрузки, сокращению сроков доставки грузов и созданию условий обеспечения сохранности грузов при перевозках.
Для решения сложившейся ситуации с дефицитом цистерн, на дороге разработан ряд организационно-технических и технологических мероприятий: - на станции Кротовка в связи с примыканием подъездных путей акционерных обществ «Транснафта», «Универсал» предусматривается выполнить в 2003 — 2004 годах удлинение 2-х приемоотправочных путей в четном парке до 1050 м; - на станции Новокуйбышевская предусматривается выполнить в 2003 году выправку продольных профилей 2-х путей сортировочного парка, механизировать 2-ю позицию торможения на сортировочной горке, а в 2003-2004 годах выполнить удлинение путей в нечетном парке станции; - на станции Кряж в связи с увеличением объемов по КНПЗ предусматривается укладка одного дополнительного пути в парке налива до 1050 м, удлинение 15-го, 17-го путей в нечетной системе, укладка съездов из парка налива в нечетный парк; - на станции Кашпир в связи увеличением объемов погрузки нефтегрузов предусматривается удлинение 2-х путей в парке станции до 1050 м. Кроме того необходимо рассмотреть и решить вопрос по удлинению эстакады для налива нефти в 1-м районе СНПЗ с 52-х вагонов до 70 - ти вагонов; - на станции Биклянь предусматривается удлинение нечетной вытяжки № 27, организация информационного канала связи между товарной конторой и НПЗ. Кроме того в 2003 году предусмотрено дорожной программой выполнить работы по выправке продольных профилей на 6-ти путях в нечетной горловине сортировочного парка; - на станции Аллагуват, в Северном парке предусматривается в период 2003-2004 годы ручные стрелочные переводы включить в электрическую централизацию; - в 2004 году предусмотрено создание базовых (опорных )станций Черниковка, Сызрань-1, на которых будут созданы АСУ линейными районами, и в которые войдут наливные станции Бензино -Черниковского узла и станция Кашпир.
По программе повышения безопасности движения на все наливные станции в 2003 году будут поставлены регистраторы служебных переговоров с учетом резервных, а также носимые радиостанции для составителей поездов и других работников, связанных с движением.
В данной же диссертации рассматриваются технологические мероприятия по ускорению оборота цистерны за счет сокращения простоя вагонов на станциях налива Бензино-Черниковского узла.
В результате выполненного анализа существующей организации перевозки нефтеналивных грузов на Куйбышевской дороге установлено: 1 .Куйбышевская дорога занимает 1 место по объему налива на сети. Налив выполняется на трех отделениях дороги: Самарском - 58%, Башкирском 29% и - 13% на Нижнекамском представительстве.
2.0тправление нефтепродуктов со станций налива организовано маршрутами и другими категориями поездов. Уровень маршрутизации по дороге составляет 43.3%, по Башкирскому отделению 41.3%.
3.Основной объем налива на Башкирском отделении выполняют станции Бензино-Черниковского узла, среднесуточный налив которых составляет 479 цистерн. Из них в среднем в сутки 189 цистерн отправляется маршрутами и 290 организуются в передаточные поезда назначением на сортировочную станцию Дема для расформирования и дальнейшего отправления по дорогам назначения. 4.На современном этапе налив выполняется в условиях дефицита парка цистерн., основной причиной которого является его старение и экономические затруднения, которые испытывают дороги сети, в том числе и Куйбышевская дорога. В результате - темпы выхода цистерн из строя превышают темпы пополнения парка новыми цистернами.
5.Для освоения объема налива в условиях его роста основным выходом из создавшегося положения является проведение мероприятий на дороге по ускорению оборота цистерн, основными из которых являются повышения уровня маршрутизации, а также технологические и технические мероприятия, которые можно провести на станциях налива для сокращения простоя цистерн.
6.В диссертации рассматриваются мероприятия, позволяющие снизить оборот цистерн за счет сокращения их простоя на станциях налива.
Мероприятия по ускорению вывоза составов поездов со станций их формирования
В данном разделе изложены отдельные понятия теории массового обслуживания и математические модели для описания систем массового обслуживания, которые будут использованы в дальнейших разделах диссертации.
Как следует из методики, изложенной в разделе 3.2, для расчета отдельных составляющих затрат следует определить среднее время ожидания составами прицепки поездного локомотива на станциях налива и на методами, которые рассматриваются в теории массового обслуживания. Теория массового обслуживания изучает системы, функционирующие по принципу: «пришла заявка, обслужилась и вышла». Цель изучения таких систем - отыскание характеристик их функционирования, основной из которых является простой заявки в ожидании обслуживания. На транспорте можно привести множество систем, которые работают по такому принципу. Например, бригады ПТО на сортировочной станции, горка, выходные участки , система обеспечения составов поездными локомотивами и др. Перечисленные системы различны по своей конструкции, виду и объему выполняемых операций, но имеют сходную структуру функционирования и соответствующую математическую модель, описывающую работу этих систем. Структура СМО приведена на рис.4.1. Накопитель Обслуживающее
Характерной чертой большинства транспортных СМО является то, поступившая заявка на обслуживание , не покидает систему, пока не пройдет установленные технологическим процессом операции. При занятости обслуживающего устройства заявка ставится в очередь и некоторое время ожидает начала обслуживания (Шж.обсл.).
Входящий поток требований на обслуживание характеризуется двумя параметрами: Х,вх - интенсивность входящего потока на обслуживание , равная числу заявок, поступающих на обслуживание за один час, A,BX=N/24, где N — число заявок, которое поступает на обслуживание за сутки; VBX - коэффициент вариации интервалов поступления заявок на обслуживание. Коэффициент вариации показывает степень неравномерности интервалов. Чем выше он, тем выше степень неравномерности интервалов между моментами поступления требований на обслуживание. В зависимости от закона, которому подчиняются распределение интервалов, коэффициент вариации может равняться, например: VBX=1 для показательного распределения; 0.33 VBX 1 - для эрланговского закона.
Закон распределения устанавливается путем проведения наблюдений за подходом заявок на обслуживание за длительный период и обработки полученной совокупности интервалов на ЭВМ с помощью математического пакета программ
Чем выше степень нервномерностти интервалов постпления заявок на обслуживание, тем больше простой заявки в ожидании обслуживания. Харатеристиками обслуживающих устройств являются: юбсл.- продолжительность обслуживания заявки; Уобсл.- коэффициент вариации продолжительности обслуживания заявки, который характеризует степень неравномерности времени обслуживания. Как правило, продолжительность обслуживания хорошо описывается эрланговским и нормальным законами распределения; смо -загрузка СМО, которая в общем случае показывает, какую долю от суточного бюджета времени обслуживающее устройство занимается обслуживанием заявок: t -N = _ ! t (4.24) 24-« Обслуживающее устройство может иметь один аппарат обслуживания (п=1) или несколько (п 1). В последнем случае СМО является многоканальной. Если все аппараты обслуживания заняты, то заявка становится в очередь на обслуживание (Кож.обсл.). Заявка простаивает в очереди в накопителе, которыми могут быть, например, пути на станции. Выходящий поток заявок , также как и входящий поток, характеризуется двумя параметрами: А,вых - интенсивность выходящего потока, которая в транспортных системах равна интенсивности входящего потока;
Интерпретация вывоза составов поездов на станциях налива и сортировочной станции в виде функционирующей сети систем массового обслуживания (СМО)
В данном разделе выполнены исследования по определению экономической целесообразности организации вывоза передаточных поездов с Б-Ч узла тепловозами, поступающими с разборочными и транзитными поездами на станцию Дема со стороны Стерлитамака и имеющими оборот по станции Дема.
В настоящее время, как показали исследования, выполненные в разделе 3, технологический резерв тепловозов составляет 55 %, а электровозов 2%.
Расчеты выполнены при существующих резервах парка электровозов и тепловозов и при их изменении : -при увеличении резерва электровозов до 3%, 4% и т.д.; -при сокращении резерва тепловозов до30%, 20% и т.д. Поставленная задача является оптимизационной. В процессе расчетов определялось оптимальное по экономическому критерию количество передаточных поездов, которые целесообразно вывозить тепловозами. Остальные передаточные поезда вывозятся, как и в существующем варианте, электровозами.
Расчеты выполнены по разработанной методике, изложенной в разделе
4. Количество передаточных поездов, вывозимых тепловозами, задается долей от общего их числа. Доля передаточных поездов изменялась от 0, когда все передаточные поезда вывозятся электровозами и нарастающим итогом с шагом 0.05, 0.1,0.2. В пределах заданных резервах электровозов и тепловозов с увеличением доли передаточных поездов затраты, связанные с их вывозом, сначала уменьшаются, а потом начинают расти. Доля, передаточных поездов, при которой затраты становились минимальными, определяет оптимальное число поездов, которое экономически выгодно передавать на обслуживание тепловозам. Если оптимальное число поездов с учетом округлений получалось меньше единицы, то такой вариант не рассматривался. Это означает, что вывоз передаточных поездов из Б-Ч узла не будет организован ежесуточно, а лишь эпизодически. Последнее вызовет определенные трудности в плане организации режима работы локомотивных бригад. Дело в том, что изменение условий вывоза передаточных поездов потребует каким-то образом решить вопрос о пересмотре режима работы локомотивных бригад, которые обслуживают прибывающие на станцию Дема тепловозы, либо потребуется постоянно за Б-Ч узлом закрепить локомотивные бригады и организовать им посменную работу. И в том и другом случаях, будет лучше, если все или часть передаточных поездов будет обслуживаться тепловозами ежесуточно.
Результаты расчетов при изменении резервов электровозов и тепловозов представлены в табл.5.1 и в приложении 2 (табл2.1-2.7).
Наличие оптимального варианта наглядно видно на рис.5.1, где показаны значения составляющих затрат в зависимости от доли передаточных поездов при резерве электровозов равном 11эл=3%(2.5 локомотива) и тепловозов 5 5%(5 локомотивов). Составляющие затрат, по которым построены графики, показаны в табл.5.2.
Результаты расчетов при замене электрической тяги на тепловозную при вывозе передаточных поездов со станций узла при Кэл=1.5 лок ( 2% )
По результатам расчетов, представленным в табл.5.1 и приложение 2 (табл.2.1-2.7), можно сделать следующий вывод - при резерве электровозов больше 9% становится нецелесообразным организовывать вывоз передаточных поездов тепловозами. Аналогично при резерве тепловозов менее 15%.
По результатам расчетов, представленных в табл.5.1 и приложение 2 (табл.2.1-2.7), построены графические зависимости изменения числа передаточных поездов, которые экономически целесообразно передавать на обслуживание тепловозам, при изменении резерва электровозов от 2% до 9% и изменении резерва тепловозов от 15% до 55%. Графики представлены на рис. 5.2. Как видно из графиков экономически целесообразно передавать от 1 до 3 передаточного поезда.
На рис.5.3 по данным табл.5.1 и приложение 2 (табл.2.1-2.7) построены зоны экономической целесообразности использования тепловозов для вывоза передаточных поездов. Другими словами представлена зависимость предельных значений резерва электровозов от резерва тепловозов, выше которого вообще не может ставиться задача об использовании тепловозной тяги для вывоза передаточных поездов. Зависимость разбивает область координат на две зоны: -нижняя зона, в которой экономически целесообразно использовать тепловозы для вывоза передаточных поездов; -верхняя зона, в которой экономически нецелесообразно использовать тепловозы для вывоза передаточных поездов.
Таким образом, как видно из рис.5.3, с увеличением резерва электровозов и уменьшением резерва тепловозов возможность обслуживания передаточных поездов тепловозами ограничивается.
