CC BY
61
МОДЕЛИРОВАНИЕ И МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ПОДХОДЫ В ИССЛЕДОВАНИЯХ
Т M
Ъуш, сигналы четвертого уровня о возможностях строительных и монтажных организаций 'ExIV и принимают окончательное решение по выбору конструкции на ближайший и перспективный периоды.
Сигналы о габаритах, весе, сроках по-
ставки и т.п. передаются на четвертый уровень.
Существующие строительные и монтажные организации, получив эти сигналы, разрабатывают методы монтажа и ввода в действие нового оборудования. И, наконец, на пятом уровне изготовителями определяются показатели производства продукта, часто они же являются и разработчиками технологических процессов получения продукта.
Как видно, предложенная схема локальной прогнозирующей системы представляет собой иерархическую систему управлением производства продукта и отличается более строгой схемой обеспечения информацией, большей согласованностью и координацией действий.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Horold Chestnut, Systems Engineering Tools, John Willy a. Sons, Inc., New York, 1965, 159 стр.
2. Иоффе В. М., Хазанов Б. Х. Методология оптимизации перспективного отраслевого планирования /Изд-во «Наука», Москва, 1971 г.
3. Гмошинский В. Г. Методические основы инженерного прогнозирования конкретных раз-
Дмитренко А.В.
делов техники / Диссертация на соискание уч. степени д.т.н./ Институт истории, естествознания и техники. М., 1969 г.
4. Коростелкин Г. М. Об оптимальных сроках эксплуатации машин и оборудования // Экономика и организация промышленного производства, № 3, 1970 г.
5. Фальцман В. К. Прогнозирование потребностей в оборудовании /М., изд-во «Экономика», 1970 г.
6. Бестужев-Лада И. В. Наука и социальный прогноз / Изд-во «Наш современник», № 10, 1967 г.
7. Гурина Г. А., Каретникова В. С., Салаутин Р.П., Хребтова Л.А. Изучение влияния некоторых факторов на себестоимость химической продукции с помощью корреляционного анализа / Экономика и НОТ в химической промышленности. № 8. М.: НИИТЭХИМ, 1971 г.
8. Лопухов В. Л., Трушников Л. Г. Многофакторные корреляционные модели трудоемкости и себестоимости изготовления машин / Л.,ЛДНТП, 1973 г.
9. Залевский А. А., Лапидус А. С. Современное состояние и перспективы производства синтетического аммиака в СССР / отдел научно -технической информации. «Для служебного пользования», М. 1969 г.
10. Математическая статистика в планировании и управлении / Экономика и организация промышленности производства, № 6, г. Новосибирск. 1970 г.
УДК 656.22
КАК РАЗВИВАТЬ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ НА ПЕРСПЕКТИВУ
В современный период встала задача разработки стратегии развития железнодорожного транспорта в условиях интеграции транспортных связей на континенте между развитыми странами Западной Европы и Восточной Азии. Выбор рациональной стратегии развития с рациональным направлением грузопотоков может на перспективу дать значительный эффект. В то же время, суще-
ствующие научные разработки, а также параметры в технической политике развития, не учитывают ряда факторов, оказывающих влияние в перспективе на экономические показатели работы железнодорожного транспорта.
В предстоящий период для железных дорог встает вопрос о выборе следующих параметров
иркутским государственный университет путей сообщения
использования транспортных связей в условиях роста объемов перевозок.
- вес грузовых и пассажирских поездов;
- пропускная и провозная способность железнодорожных линий:
- число главных путей;
- скорости движения грузовых поездов;
- объем перевозок имеющимся парком вагонов и локомотивов.
Каждый из этих технико-экономических показателей работы железнодорожного транспорта исторически развивался определенным образом и имеет тенденцию своего рационального изменения на перспективу.
На начальном этапе развития железнодорожного транспорта для паровозной тяги из-за медленного сгорания угля мощность поездных локомотивов, а, следовательно и вес грузовых поездов, имели малую величину. Причем, каждый поезд сопровождала локомотивная бригада, состоящая из пяти человек: машиниста и его помощника, кочегара, главного и старшего кондуктора. Мгновенные средства связи, основанные на использовании электрической энергии, отсутствовали. Строительная техника по развитию средств железнодорожного транспорта, находилась на низком уровне.
Слабое начальное исходное техническое состояние элементов перегонов и станций приводило к тому, что освоение возрастающих объемов перевозок осуществлялись как за счет строительства новых железнодорожных линий, так и путем значительного повышения среднего веса грузовых поездов, преимущественно за счет удлинения станционных путей. Поэтому на начальном этапе развития железнодорожного транспорта повышение среднего веса грузовых поездов для паровозной тяги вызывало сокращение суммарных затрат и с малыми капитальными вложениями позволяло обеспечивать освоение возрастающих объемов перевозок.
Следует сказать, что дальнейшее увеличение среднего веса грузовых поездов оказывает меньшее влияние на сокращение числа грузовых поездов или на снижение размеров движения. Так, при увеличении среднего веса на 1000 тонн (с 2 до 3 тысяч тонн) размеры движения сокращаются на 50 %. В то же время, повышение среднего веса грузовых поездов на такую же величину, с 4 до 5 тыс. тонн, размеры движения сокращаются всего на 25 процентов.
Увеличение веса рельсов, внедрение автосцепки в практику для сцепления между собой вагонов и полностью её завершение в 1957 году позволили повысить вес грузовых поездов. При электрической тяге путем сочленения локомотивов создалась возможность повышения веса грузовых поездов. Однако для электрической тяги система чередования поездов с большими интервалами более чем 10 минут стала приводить к ухудшению условий работы энергетических устройств вследствие значительных колебаний в размерах потребления электроэнергии за счет создания дополнительной неравномерности в их загрузке.
На втором этапе развития железнодорожного транспорта с началом использования электроэнергии положение существенно изменилось за счет использования мгновенных средств связи, внедрения электрической централизации (ЭЦ) на станциях. Создалась возможность для быстрого приготовления маршрутов, повышения скоростей движения поездов и увеличения размеров движения на железнодорожных линиях при наличии автоблокировки.
В технологических процессах для изменившихся условий создалась возможность осваивать повышенные объемы перевозок за счет сокращения интервалов между движущимися поездами, а не путем повышения среднего веса грузовых поездов. Полный перевод вагонов на роликовые подшипники позволил увеличивать среднее расстояние между пунктами технического осмотра составов грузовых поездов. Создалась возможность осуществить увеличение расстояния между участковыми станциями, с пунктами технического осмотра составов поездов.
На третьем этапе при повышении объемов перевозок становится целесообразным возникающие резервы мощности локомотивов направлять на увеличение скорости движения поездов. Данная мера делает менее целесообразной меры, направленные на повышение среднего веса грузовых поездов.
Повышение скорости движения вагонов или общего времени нахождения грузов или пассажиров в пути следования на современном этапе развития железнодорожного транспорта, возможно достигать двумя основными способами.
А) Путем сокращения суммарного времени нахождения вагонов в движении, и в первую очередь за счет повышения технически допускаемой скорости движения грузовых поездов на участках при увеличении мощности локомотивов.
МОДЕЛИРОВАНИЕ И МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ПОДХОДЫ В ИССЛЕДОВАНИЯХ
Б) Путем сокращения времени нахождения вагонов на станциях: в пунктах погрузки и выгрузки вагонов, а также на участковых и сортировочных станциях под техническим осмотром и ремонтом вагонов. Данный вид простоя возможно значительно сокращать за счет формирования и пропуска грузовых поездов меньшего веса или длины.
На технико-экономические характеристики эксплуатационной работы железнодорожного транспорта значительное влияние оказывают показатели: СРЕДНИЙ ВЕС ГРУЗОВЫХ ПОЕЗДОВ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ЛОКОМОТИВОВ.
В существующей научной литературе считается, что с увеличением веса грузовых поездов при вождении одиночной тягой будет возрастать производительность локомотивов [1, 3].
W=SлQбp> (1)
где Sл - среднесуточный пробег локомотивов;
Q,
бр
- средний вес грузовых поездов.
Однако приведенная выше основная формула не отражает величины затрат, связанных с приобретением и дальнейшей эксплуатацией локомотивов большой мощности. Так, с увеличением нормы веса грузовых поездов при вождении одиночной тягой будут пропорционально возрастать вес локомотивов, а, следовательно, и их стоимость. Данная особенность будет приводить к тому, что с увеличением производительности локомотивов в целом не будет происходить сокращения затрат, связанных с их приобретением и дальнейшей эксплуатацией в случае увеличения среднего веса грузовых поездов на перспективу.
В практике оказалось, что в связи с наличием груженого и порожнего направлений, а также появлением в груженых поездах вагонов с легковесными грузами при ограничении величины составов поездов полезной длиной приемоотправочных путей, например, величиной в 1050 м, показатели среднего веса и нормы веса грузовых поездов изменяются не пропорционально, а по совершенно иным закономерностям, чем это учитывается в настоящее время.
Так, например, для локомотива ВЛ-10 на участке Инская - Мариинск при норме веса грузовых поездов в 4000 тонн и 8 осей локомотива, на каждую ось приходится 500 тонн для состава полновесного грузового поезда. Для полносоставного грузового поезда для нормы в 57 вагонов или в 850 м для восьмиосного электровоза на каждую ось приходится 7 вагонов. Для нормы в 71 вагон и
локомотива ВЛ85, имеющего 12 осей, на каждую ось приходится 6 груженых вагонов полносоставного грузового поезда.
Затраты на приобретение локомотивов в настоящее время имеют огромную величину и их необходимо сокращать за счет установления рациональной нормы веса грузовых поездов, исходя из наличия одиночной тяги. Существующий показатель «Производительность локомотивов» не учитывает таких особенностей в росте затрат на локомотивы при увеличении их единичной мощности.
Для обеспечения сокращения затрат в локомотивный парк вначале необходимо устанавливать затраты для обеспечения перевозок одной тонны веса поезда или одного вагона состава грузового поезда в грузовом направлении. Данные технико-экономические показатели необходимо устанавливать в зависимости от нормы веса грузовых поездов при наличии одиночной тяги.
Поэтому в технико-экономических расчетах будет устанавливаться величина мощности локомотивов, приходящаяся как на одну тонну веса грузового поезда или на ОДНУ ОСЬ локомотива.
Количество тонн груза, которые возможно будет осуществить для перевозки, в расчете на одну
ось локомотива, определится из выражения
,
^Ос
(2)
Кос
где Q - норма веса грузового поезда, приходящаяся для участка в расчете на данную серию поездного локомотива; - число осей в дан-
^ V осей
ном локомотиве, для имеющейся на участке серии.
Наличие в составах грузовых поездов одновременно вагонов с различной загрузкой приведет к тому, что создается возможность для малой мощности локомотивов или небольшой норме веса грузовых поездов достигать высоких значений фактического среднего веса грузовых поездов, в вагонах
Параметры существующих, построенных много десятилетий назад железнодорожных линий, направлены на выполнение заданных объемов перевозок, достижения при имеющемся техническом состоянии устройств инфраструктуры максимальной величины отдельных технико-экономических показателей. К числу таких важнейших показателей на железнодорожном транспорте относятся: средний вес грузовых поездов, производитель-
иркутским государственный университет путей сообщения
ность вагонов и локомотивов, провозная способность железнодорожных линий, объем перевозок.
В то же время, практические условия эксплуатации магистральных линий показали, что данные показатели не учитывают ряда факторов, оказывающих влияние как на работу железнодорожного транспорта в целом, так и на его экономические показатели в перспективе, в случае необходимости освоения возрастающих объемов перевозок.
Основным характеризующим показателем для магистральных железнодорожных линий является провозная способность железнодорожных линий. Она определяется по общей формуле [1,3].
Г=365ИМбр, (3)
где 365 - число дней в году; N гр' размеры движения грузовых поездов; ( - отношение веса поезда нетто к весу поезда брутто; 0 - средний вес
* бр
грузовых поездов.
Данная формула (1) показывает, что с увеличением веса грузовых поездов возрастает провозная способность железнодорожных линий. Поэтому на железнодорожном транспорте страны, в условиях роста объемов перевозок систематически проводились меры, связанные с повышением среднего веса грузовых поездов. Для этого на большей части станций осуществлялись крупные капитальные затраты в удлинение станционных путей, вводились локомотивы повышенной мощности, а использовалась кратная тяга и подталкивание.
В то же время, при повышении среднего веса грузовых поездов возрастает простой вагонов не только под накоплением, но и во всех элементах их простоя на станциях погрузки и выгрузки, а также в пунктах формирования составов грузовых поездов [2].
Важнейшим технико-экономическим показателем является также «производительность локомотивов». Однако данный показатель работы не учитывает, что с увеличением нормы веса грузовых поездов будет возрастать потребная мощность локомотивов при вождении их одиночной тягой. Поэтому более точным показателем работы будет ситуация, для которой затраты в локомотивный парк станут учитываться на единицу мощности локомотива, в зависимости от нормы веса грузовых поездов.
В настоящее время общепринято, что отправлением неполновесных поездов на дороге снижа-
ется производительность локомотивов. Однако, в практической деятельности эксплуатационной работы железнодорожного транспорта имеются периоды как избытка, так и временного недостатка поездных локомотивов. Так, в период избытка локомотивов отправлением неполновесных грузовых поездов на свободные нитки графика обеспечивается повышение их производительности. Вызвано это тем, что вместо непроизводительного простоя на станции в ожидании накопления полновесного состава, поездной локомотив будет выполнять полезную работу по выполнению заданного объема перевозок.
При временном недостатке локомотивов, напротив: с повышением веса грузовых поездов простой вагонов на станции будет сокращаться. Вызвано это тем, что с каждым длиносоставным поездом со станции формирования будет отправлено большее количество вагонов. Для грузового направления необходимо четко различать следующие показатели: весовая норма и средний вес грузовых поездов. Так, при ограниченной длине станционных путей на Транссибирской магистрали в 1050 м при условной весовой норме в 3000 тонн для грузового направления средний вес и норма веса примерно равны между собой. В то же время, при дальнейшем повышении весовой нормы рост среднего веса грузовых поездов резко замедляется [2].
тыс т
о
ср
5 4
3 2 1
/
ГР
ПОР
тыс
1 2 3 4 5 О т
н
Рис. 1. Изменение показателей среднего веса грузовых поездов для грузового (ГР) и порожнего направлений (ПОР), в зависимости от величины весовой нормы.
Из рис. 1 видно, что при увеличении нормы на тысячу тонн, с 5 до 6 тыс. т, средний вес грузовых поездов на Транссибирской магистрали возрастает на 400 т.
МОДЕЛИРОВАНИЕ И МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ПОДХОДЫ В ИССЛЕДОВАНИЯХ
В современных условиях ставится задача установления новых технико-экономических показателей, таких как: фактические объемы перевозок реальный грузооборот, который возможно выполнить при имеющемся парке вагонов для заданного парка локомотивов (по суммарной их мощности) в зависимости от величины нормы составов грузовых поездов. Технико-экономические расчеты выполнялись для локомотивов различной мощности или при весовой норме грузовых поездов для электровозов в 6, 8 и 12 осей.
На горных участках Западно-Сибирской, Красноярской, Восточносибирской и Забайкальской железных дорог для 8 осей при электротяге весовая норма грузовых поездов составляет 4000 тонн; для 12 осей - 6000 тонн. Для 6 осей электровозов организуется вождение составов грузовых поездов в 3000 тонн.
Из рис. 2 видно, что при малой условной весовой норме в 3000 т для порожнего направления и максимальной величине состава в 71 вагон (для длины приемо-отправочных путей в 1050 м), около 95 % грузовых поездов являются полносоставными, а средняя величина составов грузовых поездов будет достигать около 65 вагонов. Для грузового направления при наличии нормы в 3000 т обеспечивается средняя величина составов грузовых поездов в 50 вагонов или примерно 70 % от величины повышенной нормы в 6000 т.
Рис. 2. Изменение числа вагонов в составах при величине нормы грузовых поездов для грузового (ГР) и порожнего (ПОР) направлений.
При этом в случае наличия нормы в 3000 тонн большая часть поездов из легковесных грузов будет иметь величину - 71 вагон. В то же время, часть грузовых поездов будет иметь в своем составе 35 - 40 вагонов с тяжеловесными грузами.
Полученные закономерности использовались для установления следующих показателей:
А) Влияние нормы веса грузовых поездов на потребную величину мощности локомотивов, а, следовательно и на затраты в их приобретение.
Б) Влияние весовой нормы грузовых поездов на величину суммарного пробега вагонов.
Для оценки тенденций в технической политике, степень использования локомотивов и вагонов устанавливается для локомотивов различной мощности, в случае следования составов грузовых поездов на 1000 км при среднем расстоянии между участковыми станциями в 200 км. Технико-экономические расчеты выполнялись для всего времени оборота погруженных вагонов: от момента их подачи под погрузку, до времени подачи вагонов для следующей погрузки.
При повышении веса грузовых поездов на станции погрузки возрастает простой вагонов во всех элементах перевозочного процесса: под техническим осмотром и ремонтом, при расформировании составов, под погрузкой и выгрузкой вагонов, а также в подаче их и в уборке. Так, например, при увеличении нормы веса грузовых поездов с 3000 до 6000 т фактический средний простой вагонов на станции погрузки или выгрузки возрастает с 15 до 20 часов.
С повышением веса грузовых поездов возрастает их простой на участковых станциях. Так, например, при увеличении нормы веса грузовых поездов с 3000 до 6000 тонн простой поездов на участковой станции возрастает с 1 до 1,3 часа. При этом в такой же пропорции возрастает простой локомотивов большой мощности на участковых станциях.
С увеличением веса грузовых поездов на сортировочной станции возрастает простой вагонов под накоплением, а также под всеми другими технологическими операциями: в парках приема и отправления, в случае организации формирования, при осаживании вагонов в сортировочном парке.
Технико-экономические расчеты показали, что оборот вагонов в зависимости от весовой нормы при дальности следования в 1000 км, составляет:
- при норме веса грузовых поездов в 3000 тонн и локомотивов в 6 осей составляет 2,5 суток;
- при норме веса грузовых поездов в 6000 тонн и локомотивах в 12 осей оборот вагонов возрастает до 3-х суток или увеличивается на 20 процентов.
Следовательно, при увеличении веса грузовых поездов с 3000 до 6000 тонн суммарное время
иркутский государственный университет путей сообщения
оборота вагонов возросло с 2,5 до 3 суток, а среднесуточный пробег вагонов при этом снижается с 400 до 333 км в сутки. Поэтому повышение нормы веса грузовых поездов значительно увеличивает потребность железнодорожного транспорта в вагонах, на что необходимы крупные капитальные затраты.
Значительные затраты в перевозочном процессе осуществляются также в локомотивный парк, в случае повышения веса грузовых поездов
С увеличением нормы веса грузовых поездов пропорционально возрастает как мощность поездных локомотивов, так и их стоимость. В то же время, при увеличении нормы веса грузовых поездов в два раза (с 3 до 6 тыс. т) средний вес грузовых поездов, обращающихся по магистральной железнодорожной линии, будет возрастать в малой степени, с 3000 только до 4800 т.
Для участковых и сортировочных станций в пути следования возрастает простой локомотивов повышенного веса, а следовательно и большей стоимости. В целом, в случае увеличения нормы веса грузовых поездов в два раза, а следовательно и в такой же степени мощности единичных локомотивов, суммарная потребная мощность в локомотивах возрастает на 30 %. Следовательно, с увеличением нормы веса грузовых поездов будут ухудшаться степень использования локомотивов в расчете на единицу их мощности.
Выполненные выше расчеты показали, что при формировании поездов повышенной нормой веса будет сокращаться объем перевозок, который можно выполнить локомотивами такой же суммарной мощности, но с большим числом осей, приходящихся на один локомотив. Поэтому с целью освоения возрастающих объемов перевозок, на перспективу необходимо пересмотреть политику поставки новых локомотивов для железнодорожного транспорта. В перспективе становится целесообразным не допускать поставки железнодорожному транспорту страны самых мощных локомотивов в 12 осей. Необходимо поставлять локомотивы только по 8 или даже по 6 осей. В создавшихся обстоятельствах целесообразно обслуживать каждый из участков магистральных линий при формировании составов грузовых поездов двумя сериями локомотивов с различным числом осей.
По Транссибирской магистрали для существующих условий эксплуатации целесообразно организовать вождение составов грузовых поездов
локомотивами в 8 или в имеющимися локомотивами 12 осей. Для менее загруженных железнодорожных линий следует организовать вождение составов грузовых поездов локомотивами в 6 и в 8 осей.
Вождение поездов различного веса окажет существенное влияние на простой вагонов на станциях, в том числе и в периоды выполнения технологических операций.
С увеличением веса возрастает неравномерность в работе участковых и сортировочных станций. Объясняется это тем, что с ростом веса прибывающих грозовых поездов создается возможность по имеющимся ниткам графика принять на станцию большее количество вагонов. Поэтому вследствие низкой пропускной или перерабатывающей способности путевого развития станций, а также погрузочных устройств будет значительно возрастать простой вагонов в ожидании выполнения технологических операций. В другие периоды при повышенном весе поездов уменьшается количество поступающих вагонов, что вызывает непроизводительные простои в работе технических устройств путевого развития станций, а также грузовых пунктов по погрузке и выгрузке вагонов. Это приведет к увеличению простоя вагонов на технических и грузовых станциях в случае повышения среднего веса формируемых составов грузовых поездов.
Возможный вес формируемых составов грузовых поездов оказывает влияние на порядок использования пропускной способности участков прилегающих магистральных железнодорожных линий. Так, в случае формирования строго полновесных или полносоставных грузовых поездов в период сгущения в подходе поездов происходят их задержки, ухудшается использование имеющегося технического оснащения станций и использования резервов пропускной способности железнодорожных линий. В то же время, при спаде в движении не используется много свободных ниток графика, которые пропадают в условиях неравномерности в движении и не используется в оперативной эксплуатационной обстановке. При этом создается значительная неравномерность в работе технических устройств электрифицированных железнодорожных линий, что вызывает значительный рост эксплуатационных расходов.
Отправление неполновесных грузовых поездов (всего без нескольких вагонов) позволяет оперативному аппарату дорог лучше использовать резервы в пропускной способности перегонов же-
МОДЕЛИРОВАНИЕ И МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ПОДХОДЫ В ИССЛЕДОВАНИЯХ
лезнодорожных линий. При этом создается возможность отправлять со станций на свободные нитки графика большее количество вагонов. Это позволяет улучшить использование пропускной способности перегонов железнодорожных линий, обеспечивает более равномерную и устойчивую работу станций и участков.
В практических условиях эксплуатации рекомендуется использовать американский опыт по вождению тяжеловесных или длинносоставных грузовых поездов величиной в 15 - 25 тыс. т. Однако условия американских железных дорог значительно отличаются от характера эксплуатационной работы железных дорог России. Американские железные дороги преимущественно однопутные с тепловозной тягой. На этих дорогах отправлением особо тяжелых грузовых поездов создается возможность обеспечивать сокращение числа разъездов, организовать безостановочной следование поездов на перегонах большой протяженности. При этом ожидание ниток графика отправления поездов совпадает с осуществлением погрузки и выгрузки вагонов на грузовых станциях. На американских железных дорогах часто отсутствует пассажирское движение, а также активно используется авиация в перевозке пассажиров на средние и дальние расстояния, и в первую очередь по территории своей страны.
В то же время, для условий России на большей части железнодорожных линий имеется электрическая тяга. Однако для обеспечения высоких экономических показателей при электрической тяге необходимо осуществлять большую регулярность в перевозке грузов и пассажиров. Поэтому для Российских железных дорог становится более целесообразным осуществлять регулярное движение большого количества поездов, но меньшего веса или длины. Отпадет необходимость особо крупных капитальных затрат в тяговые подстанции, в развитие устройств электрической тяги.
Для электрифицированных железнодорожных линий нецелесообразно, чтобы для прохода особо тяжелого грузового поезда иметь контактную сеть и тяговые подстанции большой мощности, чтобы затем такие дорогостоящие устройства тяговых подстанций и устройств электрической тяги длительное время простаивали и не участвовали в обеспечении пропуска поездов.
На рациональную норму веса грузовых поездов оказывает влияние расположение участков для сортировочных станций с наличием ГОРОДОВ и СЕЛЬСКОЙ МЕСТНОСТИ. Для обеспечения вы-
соких экономических показателей следует разрабатывать структуру сети железных дорог, с учетом характера эксплуатационной работы станций и участков.
Конструкцию сети железных дорог, как отдельных стран мира, так и всего континента Евразия следует также рассмотреть в следующих вариантах.
А) С учетом характера пропуска поездов через технические станции, расположенные в городской и в сельской местности.
Б) Для мировой транспортной сети в целом для всего континента Евразия.
А) Для городской и сельской местности
В прошлом при создании структуры железнодорожной сети самые мощные участковые и сортировочные станции располагались на окраинах крупных в то время городов. При этом резервировалась территория для дальнейшего технического развития станций, в том числе и в период освоения как повышенных размеров движения, так и в случае дальнейшего повышения среднего веса грузовых поездов.
На существующих магистральных линиях станции, расположенные в самых крупных городах, многократно развивались, преимущественно путем удлинения приемоотправочных путей. Для обеспечения устойчивого пропуска поездов планировалось дополнительное путевое развитие на предмет смягчения неравномерности в движении, рекомендовалось устраивать на участковых и сортировочных станциях, расположенных в крупных городах.
При повышенных размерах движения различные ограничения в пропускной способности железнодорожных линий вызывают рост неравномерности в движении и значительное увеличение суммарных задержек грузовых поездов в пути следования. При этом возникают значительные капитальные затраты как в развитие станций в крупных городах, так и потери в повышенный простой вагонов при стоянках тяжелых грузовых поездов в условиях неравномерности в движении.
Положение с освоением возрастающих объемов перевозок усугублялось тем, что в последние годы в связи с бурным развитием самых крупных городов возникли затраты, связанные с пропуском через их территорию грузовых поездов повышенного веса или длины.
В целях сокращения затрат необходимо изменить технологию пропуска поездов по магистральным железнодорожным линиям. Становится
иркутский государственный университет путей сообщения
целесообразным в дальнейшем прекратить удлинение приемоотправочных путей, для станций, расположенных в самых крупных городах. Для крупных городов становится целесообразным осуществлять пропуск большого количества грузовых поездов стандартной длины с малым простоем вагонов по участковым и сортировочным станциям, расположенных в самых крупных городах.
В случае появления различных ограничений в пропускной способности магистральных линий (они случаются, в основном, на перегонах, а не на крупных станциях) становится целесообразным организовать соединение коротких грузовых поездов и их пропуск через ограничивающие перегоны, где осуществляется капитальный ремонт пути. Дальнейший ввод на участковые и сортировочные станции после ограничивающего перегона необходимо будет осуществлять коротких поездов с малым их простоем под техническим осмотром и ремонтом на участковых станциях.
В целях осуществления устойчивого объединения поездов в целом на всем большом участке, расположенном между двумя сортировочными станциями, становится возможным в центральной части такого протяженного участка осуществлять строительство дополнительных главных путей только на перегонах. На однопутных железнодорожных линиях необходимо будет в большей мере укладывать вторые пути на перегонах с легким профилем. Это позволит с малыми затратами при капитальном ремонте пути обеспечивать устойчивый пропуск потоков поездов и вагонов по магистральным железнодорожным линиям.
Б) Для мировой сети железных дорог в целом.
Возможно, осуществлять рациональную структуру, обеспечивающую наименьшие суммарные расходы для железных дорог всего континента, в случае роста суммарных размеров движения.
В случае осуществления значительных объемов транзитных перевозок между развитыми странами Западной Европы и Восточной Азии в перспективе следует учитывать наличие транзитной части перевозок в центральной части, расположенной в районе Казахстана, Западной Сибири и Урала, а также и окраин континента, где происходят основной поток погрузки и выгрузки вагонов. Анализ пропуска поездов показал, что для передвижения поездов и наличии ограничений наибольшие резервы в пропускной способности должны быть
в центральной транзитной части континента Евразия.
Данная мера позволяет с малыми затратами осуществлять, в случае необходимости, передислокацию избыточного повышенного парка вагонов из одного конца континента в другой. Для России этого возможно будет осуществлять передислокацию повышенного потока вагонов с восточной части страны на запад или обратно.
Следует учесть, что в данной центральной части континента Евразия будут пересекаться маршруты следования большой части перевозок грузов. Так, транзитные перевозки осуществляются в больших объемах с востока на запад. Значительная часть перевозок также должна будет осуществляться с севера на юг. Так, большая часть перевозок леса зарождается в областях Сибири и следует в районы Казахстана и Средней Азии. Так, не будут осуществляться перевозки грузов в широтном направлении в северной части в Сибири и в одной климатической зоне. Так, лес не будет перевозиться в широтном направлении в северной части страны.
Пересечение потоков транзитных грузов в центральной части континента потребует создания в данном районе крупных сортировочных станций или пунктов по переработке вагонов. Железнодорожные линии в данном районе должны иметь значительные резервы в пропускной способности и должны по преимуществу двухпутными электрифицированными с большими резервами в пропускной способности магистральных линий.
В дальнейшем по мере приближения к пунктам выгрузки, особенно расположенными на окраинах континента Евразия, становится целесообразным подвод ближних поездов малого веса или длины. По мере приближения к тупикам должно быть обеспечено устойчивое обеспечение отправления поездов малого веса или длины.
Для обеспечения высоких экономических показателей в перевозочном процессе на перспективу требуется создание новой теории плана формирования грузовых поездов, использование которой в практике обеспечивает переработку вагонов и равномерную загрузку сортировочных станций сети железных дорог по переработке вагонов. При этом начальные затраты по выделению струи ва-гонопотока в самостоятельное плана формирования, должны окупаться экономией от сокращения объема переработки вагонов на попутных сортировочных станциях за счет равномерного размещения вагонов на сети дорог страны и устранения
МОДЕЛИРОВАНИЕ И МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ПОДХОДЫ В ИССЛЕДОВАНИЯХ
заторов в движении из-за избыточного парка вагонов на полигонах.
В то же время, данные показали, что на сети железных дорог большой страны, как Россия, имеется грузораздельный пункт, где по Кузбассу по ходу движения с запада на восток порожнее направление меняется на груженое. В обратном нечетном направлении по Кузбассу порожнее направление также меняется на груженое.
Наличие грузораздельного пункта может оказать большое влияние на равномерное размещение парка вагонов на сети железных дорог страны и для обеспечения устойчивого пропуска поездов в целом по стыковым пунктам дорог России. Так, по Кузбассу вся погрузка осуществляется в грузовом направлении на самые дальние расстояния. Это условие, за счет применения рациональных действий в оперативных условиях управления, позволяет обеспечивать более быстрое равномерное размещение парка вагонов на сети железных дорог России. Так, в случае наличия избыточного парка вагонов на востоке страны, что имело место в последние три десятилетия. Временным сокращением погрузки из Кузбасса на Дальний Восток и увеличением погрузки в западные районы Европейской части России возможно в наиболее быстрые сроки осуществлять равномерное размещение парка вагонов на сети железных дорог России и обеспечивать более устойчивую эксплуатационную работу по стыковым пунктам.
В создавшихся условиях наличия грузораз-дельного пункта при создании новой теории дополнительные назначения плана формирования поездов должны будут обеспечивать не только сокращение объемов переработки вагонов. Дополнительные назначения плана формирования для новой технологии эксплуатационной работы сети железных дорог России должны обеспечивать более равномерное размещение парка вагонов на сети железных дорог России и обеспечивать устойчивый пропуск поездов по стыковым пунктам дороги. Для этого необходимо будет ограничивать поток вагонов в сторону затруднений и увеличивать поток вагонов в обратном направлении, куда при уменьшении потока вагонов ход свободный.
Наибольший эффект от обеспечения равномерного распределения вагонопотоков по сети железных дорог России в целом может быть достигнут в случае укладки дополнительных путей на сортировочных станциях, расположенных в центральном географическим части России в районе Кузбасса. Специализацию данных дополнительных
путей в оперативных условиях эксплуатации целесообразно периодически менять местами по направлениям движения, в зависимости от характера появления избыточного парка вагонов, расположенного в различных частях территории России.
В случае появления избыточного парка вагонов в восточной части страны данные дополнительные сортировочные пути целесообразно использовать для создания новых назначений плана формирования в восточное направление, куда затруднен ход вагонов. Вместо непроизводительного простоя из-за неприема пунктами выгрузки, данные вагоны будут находиться на сортировочных путях и выполнять технологическую операцию по обеспечению сокращения суммарного объема переработки вагонов на попутных сортировочных станциях. В практических условиях необходимо вагоны данных назначений отправлять поездами повышенного веса или длины. Это будет приводить к замедлению потока вагонов на восток, куда в данный момент будут осуществляться затруднения в движении из-за повышенного парка вагонов.
Дополнительные пути позволят замедлить поток вагонов в сторону избыточного их парка, что позволит уменьшить там задержки грузовых поездов, где на данный момент имеются дополнительные сбои в движении из-за повышенного парка вагонов. Повышенное количество назначений плана формирования в сторону затруднений позволяет сокращать объем переработки вагонов на попутных сортировочных станциях. Это позволит после их доставки до пунктов назначения и выгрузки быстро возвращать данный поток вагонов обратно.
В другом направлении в такие периоды не будет иметься затруднений в движении поездов, так как имеется недостаток вагонов. Поэтому в целях достижения равномерного размещения парка вагонов в сторону уменьшенного потока вагонов необходимо временно отправлять в быстрые сроки поезда уменьшенного веса или длины.
Изложенная выше система организации плана формирования и выделения специального парка вагонов или путей в районе Кузбасса позволит в наиболее быстрые сроки обеспечивать более равномерное размещение парка вагонов в целом на всем полигоне железных дорог России и в условиях неравномерности движения вагонов по направлениям движения. Это позволит в целом по всей сети железных дорог в более быстрые сроки нор-
иркутский государственный университет путей сообщения
мализовать эксплуатационную обстановку в пропуске поездов без затруднений.
На перспективу требует установления эффективность применения параллельного роспуска составов грузовых поездов на сортировочных горках.
При расчете плана формирования в технико-экономических расчетах в настоящее время принята система расчета по опорным сортировочным станциям. В то же время, вагонопотоки в своей основе появляются вначале не на опорных сортировочных станциях, а на обычных промежуточных и грузовых станциях, расположенных вдали от крупных городов и преимущественно в сельской местности, а также в пунктах расположения месторождений полезных ископаемых. Большая часть грузов вначале с полей доставляется автомобильным транспортом до промежуточных станций в сельской местности, а затем поездами железнодорожным транспортом пропускаются до опорных сортировочных станций, расположенных преимущественно в крупных городах или в узловых пунктах.
Закрытие ряда сортировочных станций и концентрация переработки, на крупных опорных станциях осуществленная в последние годы на сети железных дорог страны, привели к тому, что зарождающиеся в сельской местности грузопотоки доставляются местными поездами на большие расстояния в крупные города на опорные сортировочные станции. При этом закрытие сортировочных станций у пунктов зарождения вагонопотоков вызывает рост общего объема переработки в целом для всей сети железных дорог страны.
Кроме того, сортировочные станции имеют свои особенности в работе в зависимости от объемов переработки. При малых объемах переработки имеется возможность легко осуществлять осаживание вагонов в свободные промежутки времени между непосредственным роспуском составов грузовых поездов. В то же время, при повышенном объеме роспуска, и особенно при параллельном роспуске, появляется ограничения в расформировании составов, возникают повышенные объемы переработки вагонов, которые сводят на нет возможности параллельного роспуска составов грузовых поездов. Поэтому, с целью достижения суммарной экономии в целом для всей сети железных дорог становится целесообразным и более экономичным иметь пункты переработки на большем числе сортировочных станций, расположенных у пунктов зарождения груженых вагонов с
меньшими суммарным объемом переработки вагонов, чем осуществлять концентрацию переработки вагонов на ограниченном числе опорных самых крупных станций за счет применения параллельного роспуска составов грузовых поездов. Поэтому применение параллельного роспуска составов грузовых поездов становится нецелесообразной мерой в условиях перспективы, в том числе в случае освоения возрастающих объемов перевозок.
На экономические показатели эксплуатационной работы железнодорожного транспорта оказывают влияние работы, проводимые в связи со сменой изношенного верхнего строения при капитальном ремонте пути, что требует огромных затрат.
В условиях проведения капитального ремонта пути с пути изымается изношенное верхнее строение пути. Данное верхнее строение, например, в виде второго главного пути на однопутной железнодорожной линии, могло бы обеспечивать пропуск повышенного количества поездов без длительных остановок под скрещением на промежуточных станциях однопутных железнодорожных линий.
С целью сокращения суммарных затрат, связанных с заменой верхнего строения пути, становится целесообразным организовать продление срока службы имеющегося верхнего строения пути при более низких технико-экономических показателях: снижение технически допускаемых скоростей движения поездов, но без остановок в пути следования. Так, например, в случае укладки второго главного пути, вместо капитального ремонта существующего главного пути на однопутном участке появляется возможность организовать безостановочное скрещение поездов с пониженной скоростью. Строительство в более быстрые сроки сплошных вторых путей на однопутном участке позволяет в этом случае значительно сокращать суммарные затраты, связанные с освоением существующих размеров движения. Это будет приводить к отдалению затрат, связанных с выполнением капитального ремонта пути на существующих железнодорожных линиях. При этом достигается значительный эффект от повышения скоростей движения поездов не за счет допускаемых скоростей движения, а путем сокращения простоя при остановках грузовых поездов на промежуточных станциях участков.
Данная мера позволяет также в наиболее быстрые сроки осуществлять завершение строительст-
МОДЕЛИРОВАНИЕ И МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ ПОДХОДЫ В ИССЛЕДОВАНИЯХ
ва сплошного второго главного пути на однопутной железнодорожной линии.
В ранее выполненных научных работах при оценке затрат учитывался эффект от отдаления капитальных затрат, связанный с обновлением существующих изношенных технических объектов [ ]. При этом затраты в более поздние сроки давали значительный эффект. Такой вариант вызывает значительный рост расходов существующих устройств за счет задержек грузовых поездов, связанных с их скрещением на промежуточных станциях участков.
В то же время, в современных условиях при наличии ограниченных средств, чем в более быстрые сроки будет осуществлен ввод в эксплуатацию сплошного второго пути, тем больший эффект будет получен за счет сокращения задержек поездов от более раннего ввода в эксплуатацию сплошного второго пути на однопутной железнодорожной линии.
На двухпутных магистральных железнодорожных линиях при повышенных размерах движения становится целесообразным иметь между двумя сортировочными станциями 1 - 2 перегона с трехпутными вставками, обеспечивающими рациональную очередность в пропуске поездов на магистральных линиях в целом.
Для перспективы становится целесообразным осуществлять рациональное перераспределение дальних перевозок между морским и железнодорожным транспортом. Такая возможность образовалась с улучшением взаимоотношений между государствами и изменением политической обстановки в мире. Так, в прошлом вследствие неблагополучных отношений между государствами социалистического лагеря с другими странами мира территория Советского Союза в малой степени использовалась для транзитных перевозок грузов на континенте Евразия. В то же время, в последние годы в связи с улучшением международной обстановки появилась возможность использовать данную территорию для перевозки грузов по более короткому ходу.
На начальном этапе до появления железных дорог, вследствие низкого уровня развития сухопутного транспорта перевозки грузов между странами континента в больших объемах осуществлялись морским транспортом с низкой себестоимостью. Однако в последующем создание и развитие железнодорожного транспорта позволило осуществлять перевозки грузов в повышенных объемах на континенте Евразия новым видом транспорта.
Однако первая транспортная транзитная железнодорожная связь образовалась только в 1906 году с завершением постройки Транссибирской магистрали.
Новый железнодорожный транспорт, в перевозках грузов обладает значительным рядом достоинств, по сравнению с характером перевозок грузов для предприятий континента морским транспортом вокруг Азии или даже Африки. Так, с созданием железнодорожного транспорта появился более короткий ход между странами Западной Европы и Восточной Азии, который на 15 - 25 тыс. км короче, по сравнению с морским транспортом. При этом обеспечивается большая сохранность грузов по суше, вместо морского пути. Скорость движения по железной дороге имеет большую величину, по сравнению с движением по воде. Отпадают две перевалки грузов с железнодорожного транспорта на морской и обратно в международных портах Азии и Европы. Кроме того, железнодорожный транспорт на электрифицированных линиях использует возобновляемые источники энергии.
Такие достоинства приводят к тому, что в перспективе, с целью сокращения суммарных транспортных затрат в международном масштабе, становится целесообразным осуществлять перевозки грузов на континенте Евразия железнодорожным транспортом. Поэтому для перспективы ставится задача передачи для перевозки значительной части грузов вместо морского транспорта на железнодорожный.
Однако недостаточная транспортная сеть и особенно наличие преимущественно Транссибирской магистрали, имеющей высокую степень загрузки, не дает возможности в целом осуществлять перевозки грузов железнодорожным транспортом, вместо морского. Дальнейшему росту объемов перевозок по суше мешает слабое развитие железнодорожного транспорта на континенте, особенно в центральной его части, где в перспективе будут в массовых количествах осуществляться перевозки грузов, пересекаются маршруты следования транзитных грузов.
С учетом особенностей транспортировки грузов в пунктах их пересечений становится целесообразным в центральной части континента иметь наибольшие резервы в пропускной способности железнодорожных линий. Поэтому в перспективе, для обеспечения передачи повышенных потоков грузов с морского транспорта на железнодорожный, необходимо будет в большей мере осуществ-
иркутский государственный университет путей сообщения
лять развитие железнодорожного транспорта, путем нового строительства двухпутных электрифицированных железнодорожных линий с большими резервами в их провозной способности.
Обычно строительство новых железнодорожных линий стоит очень дорого. Поэтому по существующим методикам такие огромные затраты в строительство новых железнодорожных линий обычно не окупаются в нормативные сроки.
Однако существующие методы оценки затрат не учитывают особенностей эксплуатации вновь построенных объектов в процессе дальнейшей их эксплуатации в течение всей их дальнейшей службы, особенно в условиях роста объемов перевозок на железнодорожном транспорте.
Так, появившиеся вначале новые объекты постепенно изнашиваются и их в последующем необходимо будет заменять на новые более совершенной конструкции с высокими экономическими показателями. Появляются новые технические средства, имеющие лучшие экономические показатели как в количестве, так и в качестве. Появляется возможность в перспективе совместить замену изношенных объектов со строительством нового дополнительного объекта более совершенной конструкции и с лучшими экономическими показателями.
Таким путем на железных дорогах Советского Союза производился массовый перевод железных дорог страны с малоэффективной паровозной тяги на более совершенные электрическую и тепловозную тягу. Таким же путем осуществлялась замена вычислительной машин ранее построенных на устаревшей конструкции на компьютеры
В современных условиях ставится задача в изменении потоков грузов и их передаче с морского транспорта на железнодорожный и обротано. Ставится задача обеспечить сокращение дальности в перевозках грузов на 15 -25 т тыс. км и в сокращении сроков в доставке грузов более совершенным видом транспорта.
В сложившихся обстоятельствах появляется возможность в организации затрат в строительство подвижного состава на железнодорожном транс-
порте, вместо строительства судов на морском транспорте.
В условиях роста объемов перевозок появляется возможность вместо строительства или расширения объектов инфраструктуры осуществлять строительство железнодорожной линии на континенте, обеспечивающих транспортные связи между странами Западной Европы и Восточной Азии.
Данная технология позволит осуществлять передачу значительной части грузов с морского вида транспорта на железнодорожный без крупных капитальных затрат и высоких эксплуатационных расходов на морском виде транспорта. Учет возможностей сокращения расходов морского транспорта делает более целесообразным организацию строительства новых двухпутных электрифицированных железных дорог на сухопутной территории континента Евразия вместо дальнейшего развития морского вида транспорта на перспективу.
Учет выше изложенных особенностей в транспортных перевозках позволит в новых условиях работы железнодорожного транспорта на континенте позволит получать значительный эффект от усиления технических средств транспорта в новых условиях.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Грунтов П. С. и др. Управление эксплуатационной работой и качеством перевозок на железнодорожном транспорте. М.: Транспорт, 1994. 542 с.
2. Лиясов А. Н., Дмитренко А. В., Макаров В. В., Смирнов В. П. Оценка влияния нормы массы грузовых поездов на показатели использования локомотивов в условиях ограниченной длины станционных путей. В сб. «Совершенствование эксплуатационной работы в условиях реорганизации железнодорожного транспорта». Тр. Сибирского государственного университета путей сообщения. Новосибирск, 2004. с. 5 - 22.
3. Макарочкин А. М., Дьяков Ю. В. Использование и развитие пропускной способности железных дорог. М.: Транспорт. 1981. 287 с.
