CC BY
1
INFORMATION ABOUT THE AUTHOR
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРЕ
Шугаев Олег Владимирович
Сибирский государственный индустриальный университет (СибГИУ).
Кирова ул., д. 42, г. Новокузнецк, 654007, Российская Федерация.
Старший преподаватель кафедры «Транспорт и логистика», СибГИУ.
Тел.: +7 (950) 276-66-27.
E-mail: [email protected]
БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ТАТЬИ
Шугаев, О. В. Определение закономерности распределения отклонений величины установленного темпа движения поездов на участке пути с автоматической системой интервального регулирования при воздействии окружающей среды и характера ведения поезда / О. В. Шугаев. - Текст : непосредственный // Известия Транссиба. - 2023. -№ 3 (55). - С. 54 - 66.
УДК 625.11:332.133.22
Shugaev Oleg Vladimirovich
Siberian State Industrial University (SibGIU).
42, Kirova st., Novokuznetsk, 654007, the Russian Federation.
Senior teacher of the department «Transport and Logistics», SibGIU.
Phone: +7 (950) 276-66-27.
E-mail: [email protected]
BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION
Shugaev O.V. Determination of the regularity of the distribution of deviations in the value of the set train speed on a section of track with an automatic interval control system when exposed to the environment and the nature of the train. Journal of Transsib Railway Studies, 2023, no. 3 (55), pp. 54-66 (In Russian).
Н. А. Медведева, В. С. Шварцфельд
Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I (111УПС),
г. Санкт-Петербург, Российская Федерация
ФОРМИРОВАНИЕ И ОТБОР ВАРИАНТОВ ТОПОЛОГИИ СЕТИ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ В МАЛООСВОЕННЫХ РЕГИОНАХ
Аннотация. В статье рассмотрены вопросы, связанные с формированием сети железных дорог в малоосвоенных регионах. Как правило, к таким регионам относятся регионы с большой территорией, малочисленным населением, слабым развитием или полным отсутствием железнодорожной сети путей сообщения, богатейшими запасами месторождений природных ресурсов. Как правило, данные регионы из-за слабо развитой добывающей и перерабатывающей промышленности являются депрессивными с точки зрения устойчивого развития и роста валового регионального продукта. В малоосвоенных регионах (Арктическая зона, Сибирь, Прибайкалье и Дальний Восток), имеющих огромный потенциал социально-экономического развития, особое внимание должно уделяться освоению природно-ресурсного потенциала и созданию новых предприятий, которые напрямую зависят от транспортной доступности. Поэтому перспективному планированию освоения месторождений природных ресурсов и развитию региона должно предшествовать рассмотрение вопросов, связанных с проектированием и созданием сети железных дорог. Формирование и отбор вариантов создания начертания (топологии) сети железных дорог являются в настоящее время все еще актуальными вопросами, требующими дальнейшего совершенствования. В данной работе для отбора допустимого множества вариантов и окончательного принятия решения о конфигурации сети железных дорог в малоосвоенных регионах предлагается использовать многокритериальный подход. Частными критериями приняты такие показатели, как суммарная расчетная длина, количество малых водопропускных сооружений, суммарная площадь, занимаемая средними и большими мостами, протяженность тоннелей и эстакад, масса грузового поезда, провозная способность. Приведены постановка задачи и пути ее дальнейшего решения.
Ключевые слова: малоосвоенный район, железнодорожная сеть, топология сети железных дорог, многокритериальная оценка вариантов, формирование множества вариантов.
Natalia A. Medvedeva, Viacheslav S. Shvartcfeld
Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University (PGUPS), Saint Petersburg, the Russian Federation
FORMATION AND SELECTION OF RAILWAY NETWORK TOPOLOGY OPTIONS
IN UNDERGROWNED REGIONS
Abstract. The article deals with issues related to the formation of a network of railways in underdeveloped regions. As a rule, such regions include regions with a large territory, sparse population, poor development or complete absence
№ 3(55 2023
of a railway network of communications, and the richest reserves of natural resource deposits. As a rule, these regions, due to the underdeveloped mining and processing industries, are depressive in terms of sustainable development and growth of the gross regional product. In underdeveloped regions (the Arctic zone, Siberia, the Baikal region and the Far East), which have a huge potential for socio-economic development, special attention should be paid to the development of natural resource potential and the creation of new enterprises, which directly depends on transport accessibility. Therefore, long-term planning for the development of deposits of natural resources and the development of the region should be preceded by consideration of issues related to the design and creation of a railway network. The formation and selection ofoptions for creating the outline (topology) of the railway network is currently still an urgent issue that requires further improvement. In this paper, to select a feasible set of options and make a final decision on the configuration of the railway network in underdeveloped regions, it is proposed to use a multi-criteria approach. Particular criteria are such indicators as the total estimated length, the number of small culverts, the total area occupied by medium and large bridges, the length of tunnels and flyovers, the mass of a freight train, carrying capacity. The statement of the problem and ways of its further solution are given.
Keywords: underdeveloped area, railway network, topology of the railway network, multi-criteria evaluation of options, formation of multiple options.
Строительство постоянно действующих путей сообщения, в том числе и железнодорожных линий, в пределах малоосвоенного (слаборазвитого) региона играет важную роль для создания новых производственных мощностей и является важнейшим стимулом развития экономики.
Изучение вопросов, связанных с развитием транспорта в малоосвоенных районах, является важным направлением исследования транспортной системы страны. Большое теоретическое и практическое значение имеет учет региональной специфики, оказывающей влияние на технические и экономические показатели работы существующего транспорта или на вновь создаваемую сеть транспортных коммуникаций. Особое внимание заслуживает изучение вопросов формирования топологии транспортной сети, в том числе и железнодорожной, в районах нового освоения месторождений (Сибирь, Дальний Восток, Арктическая зона). Вопросам создания железнодорожной сети в таких районах посвящены работы [1 - 3].
Строительство новой транспортной сети необходимо не только для освоения природных ресурсов, но и для улучшения обеспечения доступности и качества транспортных услуг для населения в соответствии с современными социальными стандартами, создания условий для экономической активности на малоосвоенных территориях, появления новых предприятий и новых рабочих мест, увеличения регионального валового продукта, повышения уровня безопасности страны и т. п.
Формирование вариантов топологии сети железных дорог в малоосвоенных регионах. В данной работе будем считать, что для формирования вариантов топологии сети железных дорог малоосвоенного региона известен сценарий его социально-экономического развития [4], в соответствии с которым определен перечень новых объектов освоения природных ресурсов и их мощность, существующих или новых предприятий и населенных пунктов, которые получат свое дальнейшее развитие. Назовем их опорными пунктами транспортной (железнодорожной) сети. Опорные пункты посредством железнодорожных линий должны быть связаны с существующей сетью железных дорог.
Сложность решения рассматриваемой задачи заключается в ее многовариантности. Если принять, что в соответствии с утвержденным на перспективу сценарием социально-экономического развития территории региона имеются намеченные к реализации опорные пункты, к которым должны быть построены железнодорожные линии, то в зависимости от месторасположения опорных пунктов и станций (станции) примыкания к существующей сети железных дорог можно сформировать варианты топологии путей сообщения.
На рисунке 1 иллюстрируются варианты топологии сети железных дорог при трех опорных пунктах (1, 2 и 3) и одной станции примыкания (А) к существующей сети железных дорог.
№
Рисунок 1 - Варианты топологии сети железных дорог малоосвоенного региона с одной станцией примыкания к существующей сети
Вариантов топологии может быть больше, если рассмотреть дополнительно станцию примыкания (В) на вновь создаваемой сети железнодорожных дорог в малоосвоенном регионе (рисунок 2).
а) 1
-ОЗ 6) 1
—О 3
3 а)
В оз
е) 1
е) 1
в РЗ
—О 3
ж) 1
к) 1
3 3) Ю
и) 1
—О 3
Рисунок 2 - Варианты топологии сети железных дорог малоосвоенного региона с одной станцией примыкания к новой железнодорожной сети
При проектировании двух станций примыкания (А и С) к существующей сети железных дорог дополнительные варианты иллюстрируются на рисунке 3.
2 2 2
Рисунок 3 - Варианты топологии сети железных дорог малоосвоенного региона с двумя станциями примыкания к существующей сети железных дорог
Из приведенного выше примера видно, что даже при незначительном количестве опорных пунктов железнодорожной сети вариантов топологии сети железных дорог в малоосвоенном регионе может быть довольно много. Следует также отметить, что решение рассматриваемой задачи еще больше усложняется из-за необходимости поиска наилучшей альтернативы направления трассы железнодорожной линии между опорными пунктами для каждого варианта топологии сети.
Методы и критерии, используемые для формирования и отбора вариантов топологии сети железных дорог в малоосвоенном регионе. Опираясь на теорию выбора и принятия решений [5], можно предложить следующую процедуру формирования и отбора вариантов топологии сети железных дорог, которая состоит из трех этапов: первый этап - формирование исходного множества вариантов (ИМВ); второй этап - сужение исходного множества, т. е. проведение процедуры по уменьшению вариантов топологии сети железных дорог в малоосвоенном регионе по соответствующему критерию (критериям);
третий этап - окончательный выбор наилучшего и близких к нему вариантов для принятия окончательного решения.
Наиболее трудоемкими являются первый и второй этапы.
На первом этапе формируется универсальное множество всех возможных вариантов (УМВ), основанное на простом переборе всех возможных конфигураций сети железных дорог в малоосвоенном регионе. Варианты, входящие в универсальное множество, могут иметь очень большой разброс в значениях показателей, по которым производят дальнейшее сравнение вариантов, и, естественно, они не могут быть решениями рассматриваемой задачи.
На втором этапе универсальное множество вариантов сужается с помощью принципа «оптимальности», Множество, полученное на втором этапе, является исходным множеством вариантов, которое и подлежит дальнейшему рассмотрению.
Принцип «оптимальности» заключается в использовании информации о свойствах задачи в виде параметров, определяющих геометрические, функциональные, временные, физические, структурные и другие свойства железнодорожных линий и их отдельных элементов [6].
Так, например, к геометрическим параметрам можно отнести руководящий уклон (%о), длину железнодорожной линии (км), полезную длину приемоотправочных путей (м) на раздельных пунктах, количество водопропускных сооружений (шт.) и т. п.
К функциональным параметрам, которые характеризуют эффективность работы железнодорожной линии, относятся пропускная (пар поездов/сут) и провозная (млн т/год) способности.
Временные параметры характеризуют продолжительность процесса - интервалы движения поездов; перегонное время хода поездов (мин); межстанционные интервалы (мин) на прием и отправление.
Физические параметры связаны с физическими свойствами элементов железнодорожной линии - сила тяги (кгс) и масса локомотива (т); масса поезда (т); скорость поезда (км/ч); масса вагона (т); нагрузка на ось (т/ось) и т. п.
Структурные параметры характеризуют количественное и взаимное расположение отдельных элементов, например, количество вагонов (шт.) в поезде; схема расположения приемоотправочных путей на раздельных пунктах (поперечное, полупродольное, продольное).
Для каждого варианта сети железных дорог исходного множества большинство из перечисленных параметров должны использоваться как аддитивные.
В данном исследовании приняты следующие параметры (показатели) dp для
формирования множества вариантов топологии сети в малоосвоенном регионе:
1) суммарная расчетная длина железнодорожных линий (км), р = 1;
2) количество малых водопропускных сооружений (шт.), р = 2;
3) суммарная площадь (кв. м), занимаемая средними и большими мостами (зависит от длины и средней высоты моста), р = 3;
4) протяженность тоннелей и эстакад (км), р = 4;
5) масса грузового поезда (т), р = 5;
6) провозная способность (млн т/год), р = 6.
Отбор вариантов для дальнейшего обоснования топологии сети железных дорог малоосвоенного региона предлагается осуществлять с помощью многокритериального подхода.
За критерий отбора в данной работе принимается обобщенный нормализованный критерий Fj, определяемый как сумма нормализованных частных показателей с учетом
коэффициента важности (полезности) Л. каждого из них.
Для дальнейшего изложения введем следующие обозначения:
J - количество вариантов топологий сети железных дорог, формируемых в малоосвоенном регионе;
р - параметр (показатель), характеризующий вариант топологии сети железных дорог,
р = 1,Р; Р = 6 - общее число показателей;
djp - соответствующий р показатель.-го варианта топологии сети железных дорог.
Нормализованные значения при минимизации частных показателей определяются по формуле:
d. - d111111
г. =-.-, (1)
.р dшах d т1п
р р
где djp - показатель соответствующего варианта топологии сети железных дорог; d;n, dpmax - минимальное и максимальное значения соответствующего показателя из рассматриваемых вариантов топологии. Минимизации подлежат показатели 1 - 4.
Нормализованные значения при максимизации частных показателей определяются по формуле:
dmax - d.
r. = —Р-^. (2)
jp dmax dmin
Максимизации подлежат показатели 5 и 6 (масса грузовых поездов и провозная способность).
Ввиду того, что рассматриваемые показатели имеют неодинаковую важность при решении данной задачи, необходимо использовать коэффициенты важности Яр, значения
которых принимают на основе проведения экспертной оценки. Значения Яр должны
p
находиться в диапазоне [0, 1]. При этом обязательно соблюдение требования: УЯр = 1.
p=i
Учитывая изложенное, обоснование варианта топологии сети железных дорог малоосвоенного региона осуществляется на основе формирования допустимого множества ее вариантов и отбора конкурентных вариантов для окончательного принятия решений.
Постановка рассматриваемой в данной статье задачи формулируется следующим образом.
Для малоосвоенного региона в соответствии с заданным сценарием его социально-экономического развития заданы опорные пункты (новые месторождения, перерабатывающие предприятия, населенные пункты), к которым должны быть построены железнодорожные линии. Для каждого опорного пункта известны их производственные показатели и год строительства. На основе экономических изысканий, предварительного анализа природных и экономических факторов (рельефа, гидрологии, геологии местности и др.) намечаются возможные пути строительства железнодорожных линий для обеспечения связи опорных пунктов между собой и существующей сетью путей сообщения, т. е. формируется универсальное и исходное множество вариантов топологии сети железных дорог малоосвоенного региона.
Требуется найти такой вариант сети железных дорог, который позволит обеспечить транспортно-экономические связи пунктов зарождения и погашения грузопотоков, освоить объемы перспективных перевозок с минимальным интегральным нормализованным критерием.
В такой постановке предполагается, что в результате решения поставленной задачи будут найдены как вариант с минимальным интегральным нормализованным критерием min F.J, так
и несколько альтернативных вариантов топологии, имеющих близкие к нему значения критерия.
Интегральный нормализованный критерий для соответствующего варианта определяется по формуле:
p
F. = У r . -Я . (3)
j au jp p v 7
p=i
Целью дальнейшего рассмотрения наилучшего варианта и нескольких вариантов, близких к нему, является обоснование окончательного варианта топологии сети железных дорог с учетом определения стоимостных показателей и внетранспортного эффекта, который позволит выявить влияние создаваемой сети железных дорог на уровень развития региона, на изменение валового регионального продукта, а также учесть ущерб от истощения природных ресурсов, загрязнения окружающей среды и т. п. [7].
Список литературы
1. Кирпичников, К. А. Новые железные дороги Дальневосточного региона для освоения природно-ресурсного потенциала страны / К. А. Кирпичников. - Текст : непосредственный //
Проблемы и перспективы изысканий, проектирования, строительства и эксплуатации российских железных дорог, Иркутск, 10 - 11 октября 2007 г. - Иркутск : Иркутский государственный университет путей сообщения, 2007. - С. 78-81.
2. Северные и восточные районы России - важнейший полигон расширения сети железных дорог страны в XXI веке / В. А. Копыленко, Ю. А. Быков, В. М. Круглов [и др.]. -Текст : непосредственный // Транспортное строительство. - 2008. - № 4. - С. 2-4.
3. Ревва, П. С. Обоснование развития сети железных дорог в малоосвоенных регионах / П. С. Ревва, В. С. Шварцфельд. - Текст : непосредственный // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - 2012. - № 1 (33). - С. 211-214.
4. Шварцфельд, В. С. Теория и практика проектирования развития региональной сети железных дорог на основе геоинформационных технологий : специальность 05.22.06 «Железнодорожный путь, изыскание и проектирование железных дорог» : диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Шварцфельд Вячеслав Семенович. -Хабаровск, 2001. - 400 с. - Текст : непосредственный.
5. Осипова, В. А. Математические методы поддержки принятия решений / В. А. Осипова, Н. С. Алексеев. - Москва : Инфра-М, 2019. - 134 с. - Текст : непосредственный.
6. Гавриленков, А. В. Формирование множества вариантов железной дороги и их сравнение на этапе аванпроектирования / А. В. Гавриленков, Е. А. Макушкина, Е. А. Шиварева. - Москва : МИИТ, 1991. - 39 с. - Текст : непосредственный.
7. Шварцфельд, В. С. Модель развития сети железных дорог в малоосвоенных районах / В. С. Шварцфельд, Н. А. Медведева. - Текст : электронный // IV Бетанкуровский международный инженерный форум : электронный сборник трудов. Санкт-Петербург, 30 ноября - 2 декабря 2022 г. - Санкт-Петербург : Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I, 2022. - С. 402-404. - URL: https://www.elibrary.ru/ item.asp?id=50201621 (дата обращения: 13.07.2023).
References
1. Kirpichnikov K.A. New railways of the Far East region for the development of the natural resource potential of the country. Problemy i perspektivy izyskaniy, proyektirovaniya, stroitel'stva i ekspluatatsii rossiyskikh zheleznykh dorog [Problems and prospects of research, design, construction and operation of Russian railways]. Irkutsk, 2007, pp. 78-81 (In Russian).
2. Kopylenko V.A., Bykov Yu.A., Kruglov V.M. et al. Northern and Eastern regions of Russia - the most important polygon for expanding the country's railway network in the 21st century. Transportnoye stroitel'stvo - Transport construction, 2008, no. 4, pp. 2-4 (In Russian).
3. Revva P.S., Shvartcfeld V.S. Rationale for the development of the railway network in underdeveloped regions. Sovremennyye tekhnologii. Sistemnyy analiz. Modelirovaniye - Modern technologies. System analysis. Modeling, 2012, no. 1 (33), pp. 211-214 (In Russian).
4. Shvartcfeld V.S. Teorija ipraktikaproektirovanija razvitija regional'noj seti zheleznyh dorog na osnove geoinformacionnyh tehnologij (Theory and practice of designing the development of a regional railway network based on geoinformation technologies). Doctor of Sciences in Engineering thesis, Khabarovsk, 2001, 400 p. (In Russian).
5. Osipova V.A., Alekseev N.S. Matematicheskie metody podderzhki priniatiia reshenii [Mathematical methods of decision support]. Moscow, INFRA-M Publ., 2019, 134 p. (In Russian).
6. Gavrilenkov A.V., Makushkina E.A., Shivareva E.A. Formirovaniye mnozhestva variantov zheleznoy dorogi i ikh sravneniye na etape avanproyektirovaniya [Formation of a set of railway options and their comparison at the stage of preliminary design]. Moscow, MIIT Publ., 1991, 39 p. (In Russian).
7. Shvartcfeld V.S., Medvedeva N.A. A model for the development of a railway network in underdeveloped areas. IVBetankurovskiy mezhdunarodnyy inzhenernyy forum : elektronnyy sbornik trudov [IV Betancur International Engineering Forum: electronic collection of papers]. Saint Petersburg, 2022, pp. 402-404. Available at: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=50201621 (accessed 13.07.2023) (In Russian).
Транспортные и транспортно-технологические системы страны, ее регионов и городов, организация производства на транспорт!
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Медведева Наталия Алексеевна
Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I (ПГУПС).
Московский проспект, д. 9, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация.
Аспирант кафедры «Изыскания и проектирование железных дорог», ПГУПС.
Тел.: +7 (931) 970-89-04.
E-mail: [email protected]
Шварцфельд Вячеслав Семенович
Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I (ПГУПС).
Московский проспект, д. 9, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация.
Доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Изыскания и проектирование железных дорог», ПГУПС.
Тел.: +7 (914) 541-53-20.
E-mail: [email protected]
БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ
Медведева, Н. А. Формирование и отбор вариантов топологии сети железных дорог в малоосвоенных регионах / Н. А. Медведева, В. С. Шварцфельд. - Текст : непосредственный // Известия Транссиба. - 2023. - № 3 (55). - С. 66 - 73.
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Medvedeva Natalia Alekseevna
Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University (PGUPS).
9, Moskovsky av., St. Petersburg, the Russian Federation.
Postgraduate student of the department «Research and Design of Railways», PGUPS.
Phone: +7 (931) 970-89-04.
E-mail: [email protected]
Shvartefeld Vyacheslav Semenovich
Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University (PGUPS).
9, Moskovsky av., St. Petersburg, the Russian Federation.
Doctor of Sciences in Engineering, professor, professor of the department «Research and Design of Railways», PGUPS.
Phone: +7 (914) 541-53-20.
E-mail: [email protected]
BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION
Medvedeva N.A., Shvartcfeld V.S. Formation and selection of railway network topology options in undergrowned regions. Journal of Transsib Railway Studies, 2023, no. 3 (55), pp. 66-73 (In Russian).
УДК 656.225.04
З. В. Эргашева, Ж. С. Баротов, Ф. К. Самиев
Ташкентский государственный транспортный университет (ТГТрУ), г. Ташкент, Республика Узбекистан
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ КОНТЕЙНЕРОВ В СОСТАВЕ БЛОК-ТРЕЙНА ПО ОТПРАВЛЕНИЮ НА СТАНЦИИ ПРИМЫКАНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТЕРМИНАЛА
Аннотация. Цель работы - сокращение времени на обработку состава контейнерного блок-трейна при нормировании основных технологических операций по отправлению на станции примыкания железнодорожного терминала. В статье рассмотрен технологический процесс обработки контейнеров в составе блок-трейна по отправлению со станции примыкания к железнодорожному терминалу на основе математическо-статистического метода. Результаты анализа технологической обработки по отправлению контейнерного блок-трейна на станциях примыкания к железнодорожному терминалу были определены методами математической статистики. Доказана корректность аппроксимации по закону нормального распределения по критерию В. И. Романовского при отправлении контейнеров в составе блок-трейна со станции. Предлагаемая технология основана на иллюстративных данных контейнерного блок-трейна путем определения хи-квадрата, что доказывает аппроксимация сокращения времени на технологические операции по отправлению по нормальному закону распределения и не противоречит этому наблюдению. Также выполнен критерий согласия Пирсона (значения критерия согласия были менее трех во всех исследованных случаях). По рассматриваемым технологиям обработки поездов на станции примыкания можно прийти к выводу о том, что время на технологические операции по отправлению грузового поезда составляет 154 мин, а контейнерного блок-трейна - 132 мин. Сокращение времени на технологическую обработку по отправлению контейнерного блок-трейна на станциях примыкания к железнодорожному терминалу будет происходить за счет выполнения основных технологических задач и накопления контейнерных поездов на железнодорожных терминалах, что
№ 3(55 2023
