CC BY
16
Информатика, вычислительная техника и управление. Приборостроение. Метрология. Информационно-измерительные приборы и системы
ш
Таким образом, сопоставляя комплекс механических свойств производства заводов Китайской Народной Республики и Иркутского завода тяжелого машиностроения (Россия), следует отметить, что высокомарганцевая сталь производства заводов Китая мало отличается от Иркутской: предел прочности находится на уровне 550-600 МПа, предел текучести - 400-450 МПа. Пластические свойства по показателю относительного удлинения находятся примерно на одном уровне, а по показателю относительного сужения несколько выше у деталей производства заводов Китайской
Народной Республики.
Заметна разница по показателям ударной вязкости. Преимущество здесь у стали производства Иркутского завода тяжелого машиностроения (1,8-2,0 МДж/м2 против 1,2 МДж/м2 для заводов Китая).
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Заключения испытательного центра ООО «Промтест» за период с 2008 по 2011 годы.
УДК 656.2.02 Шварцфельд Вячеслав Семенович,
д. т. н., профессор, заведующий кафедрой «Изыскания и проектирование
железных дорог» ДВГУПС, тел. 89145415320, e-mail: svs@festu.khv.ru Соколов Александр Валерьевич, к. т. н., доцент, доцент кафедры «Изыскания и проектирование
железных дорог» ДВГУПС, тел. 89625010076, e-mail: sokoloff@festu.khv.ru
ОСНОВЫ МЕТОДОЛОГИИ ПЕРСПЕКТИВНОГО РАЗВИТИЯ РЕГИОНАЛЬНОЙ СЕТИ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
V.S. Shvartsfeld, A.V. Sokolov
THE PERSPECTIVE DEVELOPMENT OF REGIONAL RAILWAY NETWORK METHODOLOGY BASES
Аннотация. В статье рассматривается методология формирования множества альтернатив развития региональной сети железных дорог.
Ключевые слова: региональная сеть железных дорог, методология, развитие транспортной сети.
Abstract. In the article, methodology of the shaping ensemble alternatives of the regional railways network development is considered.
Keywords: the railways network, region, methodology, the transport system development.
С 2002 года развитие транспортной системы страны осуществлялось в соответствии с федеральной целевой программой «Модернизация транспортной системы России (2002-2010 годы)». В 2008 году (в редакции постановления Правительства Российской Федерации от 20 мая 2008 г. № 377) была принята федеральная целевая программа «Развитие транспортной системы России (2010-2015 годы)» [1].
Целями федеральной целевой программы «Развитие транспортной системы России (20102015 годы)», реализуемой с 01 января 2010 года,
являются: развитие современной и эффективной инфраструктуры, обеспечивающей ускорение товародвижения и снижение транспортных издержек в экономике; повышение доступности услуг транспортного комплекса для населения; повышение конкурентоспособности транспортной системы России и реализация транзитного потенциала страны; повышение комплексной безопасности и устойчивости транспортной системы.
Для реализации федеральной целевой программы «Развитие транспортной системы России (2010-2015 годы)» в области железнодорожного транспорта необходимо решение следующих задач:
- развитие железнодорожных линий; строительство скоростных железнодорожных линий для организации скоростного пассажирского движения;
увеличение пропускной способности российских морских портов;
комплексное развитие транспортных узлов, включая терминально-логистические центры;
- повышение конкурентоспособности международных транспортных коридоров;
иркутским государственный университет путей сообщения
- формирование и отработка механизмов проектного управления инвестициями.
В 2015 году важнейшие целевые индикаторы программы должны достигнуть следующих уровней:
- объем экспорта транспортных услуг -23,4 млрд долларов США;
- объем транзитных перевозок - 42,7 млн тонн в год;
- объем перевалки грузов в морских портах - 774 млн тонн в год;
- доля протяженности участков сети железных дорог, на которых имеются ограничения пропускной и провозной способности, должно сократиться до 0,5 % по сравнению с 7,7 % в 2009 году.
Транспортная стратегия Российской Федерации на период до 2030 года [2] (утверждена распоряжением Правительства РФ от 22 ноября 2008 г. № 1734-р) определила для российского транспорта необходимость существенной перестройки и принятия адекватных стратегических решений по развитию транспортного комплекса на долгосрочную перспективу. В Транспортной стратегии Российской Федерации на период до 2030 года [2] целевыми ориентирами до 2015 года установлены ликвидация «узких мест», развитие пропускной и провозной способностей разных видов транспорта. Железнодорожный транспорт должен будет обеспечить беспрепятственный рост перевозок сырья, в том числе на экспорт.
«Высшими приоритетами обладают реконструкция действующих и строительство технологических линий, обеспечивающих растущие потребности экономики в перевозках и не допускающих инфраструктурные ограничения экономического развития Российской Федерации и регионов» [3].
По мнению авторов, для решения стратегических транспортных проблем необходимо выделять региональный уровень, связанный с распределением перевозок, повышением эффективности использования мощности и развитием существующих железнодорожных линий и магистралей, входящих в состав региональной сети железных дорог.
Для целей данной работы сформулируем некоторые понятия и определения.
Региональная сеть железных дорог (РСЖД) представляет собой совокупность полигонов сети железных дорог, объединенных по географическому, экономическому, политическому и стратегическому признакам (рис. 1). Полигон сети железных дорог (ПСЖД) - это железнодорожные объекты, расположенные на территории субъекта или субъектов Российской Федерации, обслужи-
ваемые одной железной дорогой (подразделением железной дороги), являющейся филиалом ОАО «Российские железные дороги». Объектами (элементами) полигона сети железных дорог являются участки железнодорожных магистралей и линий (звенья), которые включают станции и перегоны между ними, и участковые станции (узлы), которые являются границами участков (звеньев). Железнодорожная магистраль - основной путь железнодорожного сообщения с единым счетом километров между главными административными региональными центрами страны (между региональными центрами страны и центрами (пограничными пунктами) стран ближнего и дальнего зарубежья). Магистрали имеют межрегиональное или международное значение. Железнодорожная линия -путь железнодорожного сообщения с единым счетом километров, связывающий между собой магистрали (соединяющие железнодорожные линии) или отдельные пункты региона с магистралью (тупиковые железнодорожные линии). Железнодорож-ные_линии имеют региональное и местное значение.
от
5 е Л) го
Ь о
Т й
а1 5
я ®
I я
И
£ ь Е I с< о-
8 е
0 № Ф
1 Ь
С
ф О С *
£ ф
£ о о> ф
С №
СЕТЬ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Региональная сеть железных
дорог
Т
Участок ж.-д. магистрали, ж.-д. линии в границах дороги
Участок ж.-д. магистрали, ж.-д. линии в границах линейного предприятия
С ■ & 1 Станция Перегон Станция
\ 1 Станция Перегон Станция |
Рис. 1. Трехуровневая иерархическая модель сети железных дорог
Железнодорожный транспортный коридор включает в себя несколько железнодорожных магистралей, образующих непрерывный путь сооб-
Информатика, вычислительная техника и управление. Приборостроение. Метрология. Информационно-измерительные приборы и системы
ш
щения для осуществления транзитных перевозок.
Проблема развития региональной сети железных дорог непосредственно обусловлена стратегией (сценариями) социально-экономического развития конкретного региона (регионов) и вызывает необходимость индивидуального подхода к проведению региональных транспортных исследований. Индивидуальный подход способствует учету природных, пространственных, исторических, социально-экономических, демографических, геополитических, экологических и других факторов. В современных экономических условиях, по мнению авторов, огромное внимание должно уделяться социально-экономическому развитию регионов, имеющих инвестиционную привлекательность.
При реализации вариантов развития транспортной системы страны до 2030 года основные мероприятия будут осуществляться прежде всего в столичных агломерациях, а также в регионах с высокими темпами роста - на Юге России, в Сибири и на Дальнем Востоке.
Для регионального уровня решение проблем развития сети железных дорог связано с необходимостью моделирования усиления мощности РСЖД во взаимной увязке со стратегией (сценарием) развития региона. Основной особенностью решения динамической задачи развития РСЖД является то, что она состоит из двух взаимозависимых этапов:
распределение грузопотоков в пределах РСЖД, объемы которых известны исходя из заданного сценария экономического развития региона, и определение суммарного размера транспортных потоков и прогнозов их изменения в пределах расчетного периода (горизонта расчета);
- установление барьерных объектов («узких мест») и мероприятий этапного развития элементов РСЖД из сформированного множества альтернатив.
Сложность решения задач развития РСЖД заключается в том, что распределение грузопотоков зависит от топологии сети, эксплуатационно-технических параметров узлов и звеньев РСЖД, определяющих пропускную, провозную и перерабатывающую способности, скорость доставки грузов, себестоимость перевозок. Выбор объектов и назначение определенной последовательности мероприятий по повышению эффективности работы и мощности РСЖД, в свою очередь, зависит от размеров грузопотоков и прогнозов изменения загрузки звеньев и объема переработки грузов в узлах и распределения грузопотоков.
Для регионального уровня методология формирования исходного множества альтернатив
(ИМА) развития РСЖД, по мнению авторов, разделяется на четыре этапа.
В соответствии со стратегией (сценариями) экономического развития региона, определены транспортно-экономические связи и объемы грузов. Опираясь на единое информационное пространство, предоставляемое средствами геоинформационной аналитической системы РСЖД [4], осуществляется анализ эксплуатационно-технических и организационно-технологических характеристик, показателей эксплуатационной и экономической работы, надежности и живучести РСЖД, отдельных ее элементов. На основе анализа существующей структуры РСЖД и с учетом перспективного строительства новых ее звеньев (узлов) формируется расчетная модель РСЖД. Для расчетной модели РСЖД производится поиск кратчайших и возможных маршрутов (путей) между узлами РСЖД. С использованием ГИАС РСЖД анализируются и отбираются альтернативные маршруты следования грузов из пунктов отправления в пункты назначения. Определяются диапазоны объемов нераспре-деляемых и распределяемых грузовых перевозок на элементах РСЖД. Распределяются грузопотоки по РСЖД в общем виде через их доли по альтернативным маршрутам следования от пунктов отправления до пунктов назначения. На каждом элементе РСЖД определяются диапазоны возможного изменения загрузки в зависимости от варианта распределения грузопотока. Осуществляется анализ существующих резервов мощности элементов РСЖД, их надежности и живучести. На основе данного анализа выявляются барьерные объекты («узкие места»), требующие обоснования целесообразности проведения на них мероприятий, повышающих мощность, эффективность или надежность работы РСЖД. Для выявленных объектов формируются возможные альтернативы повышения надежности, эффективности работы, усиления мощности.
Производится определение пропускной и провозной способности участков магистралей, железнодорожных линий, раздельных пунктов для назначенных возможных альтернатив. Далее осуществляется декомпозиция рассматриваемой задачи по следующей схеме. Вначале производится локальное моделирование развития элементов РСЖД, в результате которого определяются схемы этапного усиления мощности каждого элемента РСЖД в зависимости от возможных размеров и прогнозов изменения грузовых перевозок, а также зоны устойчивости схем этапного усиления мощности. Для каждой зоны устойчивости схемы этапного усиления мощности элемента РСЖД определяются аналитические зависимости функции цели (критериальной оценки) от изменения размера грузовых
иркутским государственный университет путей сообщения
перевозок.
После осуществления локального (объектного) моделирования на элементах (объектах) РСЖД, требующих усиления мощности, производится поиск комплексного решения рассматриваемой задачи с использованием информационно-статистического метода [5] или метода пси-преобразования [6, 7] и применением системы ограничений по распределению грузопотоков в пределах РСЖД. Искомыми параметрами при комплексном решении являются доли распределяемых грузопотоков, которые определяют: маршруты следования грузов; объемы перевозок на каждом элементе РСЖД и схемы этапного усиления мощности барьерных объектов РСЖД.
Таким образом, на основном этапе для заданного сценарием экономического развития региона горизонта расчета производится отбор объектов РСЖД и альтернатив усиления их мощности, повышения надежности и эффективности работы.
На заключительном этапе осуществляется анализ альтернатив и разложение их составляющих по полигонам и объектам сети железных дорог, входящих в состав РСЖД.
Общая постановка задачи изменения облика и мощности РСЖД формулируется следующим образом. Пусть для рассматриваемого региона в соответствии со стратегией (сценариями) его экономического развития заданы: расчетный период (горизонт расчета); региональная сеть железных дорог в виде пространственно-параметрической модели, описывающей реальную топологию железнодорожных путей сообщения (с учетом перспективного строительства новых звеньев и узлов) и их эксплуатационно-технические характеристики, показатели эксплуатационной и экономической работы, надежности и живучести; транспортно-эконо-мические связи, объемы перевозок и динамика их изменения во времени, пункты зарождения и погашения грузопотоков.
На основе анализа реальной пространственно-параметрической модели РСЖД с помощью ГИАС РСЖД, осуществляется предварительный анализ структуры РСЖД, всех характеристик и показателей ее элементов. Итогом анализа и предварительных расчетов является расчетная модель РСЖД (с агрегированными характеристиками и показателями), которая и используется для моделирования изменения облика и мощности.
Требуется найти такие альтернативы развития РСЖД, т. е. выявить барьерные объекты и определить для них в пределах горизонта расчета совокупность мероприятий, последовательность
и сроки проведения с учетом возможного перераспределения грузовых потоков, при которых суммарные приведенные дисконтированные строительно-эксплуатационные затраты, необходимые на изменение облика и мощности РСЖД, были бы минимальными.
Вывод
В предложенной постановке предполагается, что результатом решения поставленной задачи станет проектное множество альтернатив развития РСЖД, имеющих наименьшие суммарные приведенные строительно-эксплуатационные затраты.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Развитие транспортной системы России (20102015 годы) [Электронный ресурс] : Федер. целевая программа : утв. Постановлением Правительства Рос. Федерации № 377 от 20 мая 2008 г. URL : http://www.government.ru/ (дата обращения 25.04.2012)
2. Транспортная стратегия Российской Федерации на период до 2030 года : утв. распоряжением Правительства РФ N 1734-р от 22 ноября 2008 г. [Электронный ресурс]. URL : http://www.government.ru/ (дата обращения 20.03.2012)
3. Стратегия развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года : Правительство Российской Федерации № 877-р от 17.06.2008
4. Шварцфельд В. С. Геоинформационная аналитическая система как средство для формирования альтернатив и принятия решений, направленных на повышение эффективности работы железнодорожной сети Дальневосточного региона / В. С. Шварцфельд, С. М. Гончарук // Актуальные проблемы Транссиба на рубеже веков : тр. всерос. науч.-практ. конф. (11-12 июля 2000, Чита). Т. 1. Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2000. С. 38-52.
5. Стронгин Р. Г. Численные методы в многоэкстремальных задачах. М. : Наука, 1978. 240 с.
6. Чичинадзе В. К. Решение невыпуклых нелинейных задач оптимизации. М. : Наука, 1983. 256 с.
7. Моделирование усиления мощности региональной сети железных дорог // Методологические основы теории проектирования изменения мощности региональной сети железных дорог : монография / под ред. В. С. Шварцфельда. Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2005. С. 301-331.
