CC BY
21I з = 3.1■ Т, + З^в. 1<2,т, -► ты (4)
Для нахождения минимума функции необходимо взять первую производную функции затрат ЕЗ по времени Тэ и приравнять нулю.
3'(Г,) = 3„£-3А0„/е/,2 (5>
Из уравнения (5) находим Тэ при котором функция суммарных затрат имеет минимум, которая и будет оптимальной. Это и будет являться максимальной продолжительностью времени работы освещаемой обстановки при которой достигается минимум затрат по обеим составляющим (транспортному флоту и судоходной обстановке).
Г =
осе
V,G. (6)
V 3.LQ,
Основными факторами, оказывающими влияние на продолжительность работы освещаемой обстановки, является мощность грузопотока (объем перевозок) и протяженность участка работы флота (расстояние перевозок грузов).
Если расчетное значение ^ будет больше или равно продолжительности времени эксплуатационного периода, то на рассматриваемом участке водного пути судоходная обстановка должна быть освещаемой в течение всей навигации. В противном случае время ее работы должно быть ограничено до расчетного значения ^ Это обеспечит минимум затрат на перевозках с учетом расходов на содержание навигационного оборудования судового хода.
THE SUBSTANTIATION EXPEDIENCY OF THE CONTENTS OF ILLUMINATED SHIPPING CIRCUMSTANCES ON GROSS NATIONAL PRODUCT
A. A. Sazonov
Findings of investigation of expediency of the contents of illuminated shipping circumstances on separate fields ofgross national product are given {reduced} at their different traffic density.
УДК 626.421
А. А. Сазонов, к. т. н„ профессор, ВГАВТ.
603600, Нижний Новгород, ул. Нестерова,5.
ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ ВОЛГО-ДОНСКОГО СУДОХОДНОГО КАНАЛА (ВДСК)
Приведены анализ динамики судопотока через ВДСК за весь период эксплуатации канала, загруженности головного шлюза и приводятся рекомендации по повышению пропускной способности канала.
Волго-Донской судоходный канал, протяженностью 101 км, является важнейшей транспортной магистралью в составе Единой глубоководной системы Европейской
части России. По рельефу местности он делится на три характерных участка: Волжский склон, водораздельный бьеф и Донской склон.
Волжский склон, протяженностью 21 км имеет девять Судоходных шлюзов (№№ 1-9). От первого до четвертого шлюза канал расположен преимущественно в выемке. Участок канала между четвертым и девятым шлюзом имеет озеровидные бьефы протяженностью от 1,0 до 2,5 км и шириной от 500 м до 1,3 км.
Водораздельный бьеф длиной 26 км расположен между шлюзами № 9 и 10 и возвышающийся над меженным уровнем Волги на 88м, а над уровнем Дона - на 38-43м, в зависимости от уровня Цимлянского водохранилища. От шлюза № 9до выхода в Варваровское водохранилище участок водораздельного бьефа канала, протяженностью 9 км, проходит в искусственной выемке глубиной достигающей 16 м. Далее на протяжении 17 км трасса канала проходит по Варваровскому водохранилищу. Питание водораздельного бьефа осуществляется путем перекачки воды из Цимлянского водохранилища, а также незначительно за счет местного стока.
Донской склон протяженностью 54 км имеет четыре шлюза (№№ 10-13), На этом склоне расположены два водохранилища: Береславское (нижний бьеф шлюза № 10) и Карповское (нижний бьеф шлюза № 12).
Судопропуск транспортного флота на ВДСК со стороны Волги начинается с первых чисел апреля и заканчивается в третьей декаде ноября. Средняя продолжительность навигации на канале составляет 230 суток.
С начала ввода канала в эксплуатацию в 1952 г. наблюдается интенсивный рост судопотока, что характеризуется следующими данными. За первые пять лет эксплуатации судопоток в обоих направлениях вырос с 2,3 тыс. до 8,0 тыс. судов в навигацию, т.е. почти в 3,5 раза. Максимальной величины он достиг к началу 60-х годов прошлого века и в течение шести лет (с 1961 по 1966 гг.) был примерно на одном уровне составляя 11,2-11,5 тыс. судов в навигацию.
Однако следует отметить, что в этот период по каналу пропускались суда сравнительно небольшой грузоподъемностью (до 2000 т).
В середине 60-х годов начинается освоение судопропуска специально сконструированных и построенных для эксплуатации по этому каналу крупнотонажных судов типа «Волго-Дон» и «Волгонефть» при максимальном использование параметров камеры шлюза. Это приводит к снижению судопропускной способности канала, которая к 1972 году падает почти до уровня 1955 г. . .
Однако по мере накопления опыта шлюзования крупнотоннажных судов вновь растет судопропускная способность, которая к 1978 г достигает 10,5 тыс. судов в навигацию и держится примерно на этом уровне до 1983 г.
Структура флота проходящая по каналу к этому периоду была следующей: грузовые теплоходы грузоподъемностью 2000-3000 т составляли около 33 %, грузоподъемностью 5000 т - около 8,5 %, грузовые составы и грузопассажирские суда -6,0-7,5 %, прочий мелкий флот и плоты - около 40-45 %.
Начиная с 1884 г. интенсивность судоходства по каналу постепенно уменьшается и к 1991 г. падает до 6,0 тыс. С 1992 по 1996 гг. идет дальнейшее резкое снижение судопотока и в 1996 году он достигает рекордно низкого уровня составляя всего 2,5 тыс. судов в навигацию, что соответствует уровню начала эксплуатации канала (1952 г.). Такая ситуация сохраняется до 1998г, что объясняется общим спадом в экономике России.
Начиная с 1999 г. по мере положительных изменений в экономике страны, наметилась положительная динамика измененияв экономике страны, наметилась положительная динамика изменения судопотока по ВДСК, которая продолжается до настоящего времени. За период с 1999 по 2003 гг. судопоток по этому каналу вырос в 2,8 раза, что составляет около 35 % в год. При сохранении таких темпов прироста че-
рез 5-6 лет судопоток по каналу достигнет уровня конца 70-х - начала 80-х годов и составит около 11,0—11,5тыс. судов в навигацию. Это значит, что судопропускная способность канала к этому времени практически будет исчерпана.
Одним из критериев влияющим на пропускную способность канала, является время прохождения судов по каналу. Данные о времени прохождения судами ВДСК через шлюзы № 1-13 в навигацию 2002-2003 гт. показали, что время прохождения судоходного канала всеми типами судов в течение навигации 2003 года, (исключение-апрель месяц) в среднем увеличилось на 1 час по сравнению с навигацией 2002 г. и составляет 21 час. В отдельные месяцы навигации (июнь-август, октябрь), что разница достигает 2-3 часов, это очевидно связано с общим увеличением средне-суточного субопотока с 27-31 единицы до 33-35 единицы, а также с увеличением общего времени простоев судов в ожидании шлюзования.
Анализ затрат времени на прохождение ВДСК показал, что из общего объема времени, затрачиваемого на прохождение канала» порядка 30-35 % теряется на простои в ожидании шлюзования, причем максимальные потери времени в ожидании шлюзования наблюдаются при движении судов с Волги к Дону, т.е. при заходе на волжский склон канала.
Среднее фактическое время судопропуска через шлюзы ВДСК в навигацию 2003 года показал, что время прохождения шлюзов волжского склона (шлюза № 1-9) составляет 27,2 минуты при норме 28,2 мин. Необходимо отметить, что незначительное превышение фактического времени шлюзования над нормативным наблюдалось только на шлюзах № 3 и № 4 равное 28,6 мин.
Для уточнения затрат времени на прохождение различными типами судов ВДСК, в навигацию 2004 г. были проведены натурные наблюдения процесса судопропуска через шлюзы № 1,6 и 9 волжского склона канала.
Результаты затрат времени на судопропуск по данным этих испытаний приведены в табл. 1.
Натурные наблюдения показали, что из 14 судов пропущенных через шлюзы № 1 и 9 ВДСК норматив времени судопропуска выдержан лишь в одном случае: при пропуске через шлюз № 1 «Волго-Нефти 267». В большинстве случае фактическое время судопропуска превышает нормативное. Так, при судопропуске через шлюз № 1 в восьми случаев из 14 время судопропуска превышает нормативное на 2-8 часов (6,036 %), а через шлюз № 9 в 10 случаев из 14 на 2-11 часов (6,0-50 %). Интересно отметить тот факт, что время судопропуска судов типа «Волго-Нефть имеет незначительное отклонение от норматива. Причем в ряде случаев оно ниже нормативного на 10-15 %. Время судопропуска сухогрузных судов и составов, а также судов типа «Нефтерудовоз» превышает нормативное на 25-36 %. Превышение времени судопропуска этих судов в основном связано с большими затратами времени на ожидание входа в канал со стороны Волги и дополнительных затрат времени на движение от рейда ожидания шлюзования до шлюза № 1.
Обращает на себя внимание также тот факт, что среднее время судопропуска по всем трем шлюзам (№ 1,6 и 9) примерно одинаковое и составляет 30,4 часа, что выше, чем в навигацию 2003 г. на 11,8 % и выше норматива на 9,3 %.
Для оценки количественной работы шлюзов на ВДСК взят головной шлюз № 2, работа которого в навигацию 2002 г. представлена в табл. 2.
Анализ этих данных показывает, что в навигацию 2002 года загруженность шлюза №2 по количеству шлюзований составила 5816 против 5380 в 2001 г., т.е. выросла примерно на 8 %. Причем максимальное количество шлюзований приходится на июнь-август месяцы, где месячный пик шлюзований достигает 35-38 судов при среднесуточном шлюзовании в течение навигации около 24 судов. Загруженность головного шлюза № 2 ВДСК за навигацию 2002 г. в среднем составила 44,3 %, причем за период июнь, июль и август месяцы 51,3 %, 51,8 % и 53,8 % соответственно.
Таблица 1
Данные натурных наблюдений времени судопропуска головных шлюзов ВДСК
в навигацию 2004 г.
Наименование судна Нормативное время судопропуска, ч Шлюз №1 Шлюз№9
Общее время судопропуска, ч. Отклонение от нормы (+) (-),ч Общее время судопропуска, ч. Отклонение от нормы (+) (-), ч
Волго-Нефть «Суздаль» 33 35 +2 35 +2
Волго-Нефть 128 33 28 -5 32 -1
Волго-Нефть 125 33 30 -3 35 +2
Волго-Нефть 140 33 30 -3 30 -3
Волго-Нефть 267 33 33 0 35 +2
Нефтерудовоз 40 22 30 +8 33 +11
Нефтерудовоз 12 22 30 +8 30 +8
Нефтерудовоз 47 22 25 +3 27 +5
Волго-Дон 189 33 30 -3 30 -3
Сибирский 2103 22 30 +8 27 +5
Волго-Балт 179 22 30 +8 25 +3
ОТА-913 с 1 баржей 24 30 +6 30 +6
ОТА-931 с 1 баржей 24 30 +6 30 +6
Пассажирский т/х «Тарас Шевченко» 33 30 -3 30 -3
Таблица 2
Загруженность головных шлюзов в 2002 году
Показатели Месяцы навигация
4 5 6 7 8 9 10 И в целом в 2002 г. %к уровню 2001 г.
Кол-во шлюзований 363 807 828 868 927 815 739 469 5816 108
Кол-во пропущенных единиц судов 393 915 901 964 1056 897 832 552 6510 107
Средне суточное кол-во шлюзований 14,0 260 27,6 28,0 29,9 27,2 23,8 15,6 24,3 -
Средне-суточное кол-во пропущенных единиц судов 15,1 29,5 30,0 31,1 31,1 29,9 26,8 18,4 27,2 -
Занятость шлюзов в % 25,7 48,0 51,3 51,8 53,8 48,9 43,2 28,6 44,3 -
Эти данные показывают, что потенциал пропускной способности шлюзов ВДСК к настоящему времени реализовал менее чем на 50-60 %, что говорит о имеющемся в настоящее время резерве пропускной способности, которая в соответствии с описанными выше темпами роста судопотоков в ближайшие годы будет исчерпана.
Поэтому в ближайшие годы встанет вопрос о необходимости решения вопросов повышения пропускной способности Волго-Донского судоходного канала.
Одним из методов решения этого вопроса является снижения затрат времени ожидания судопропуска при входе в шлюз № 1 с реки Волги и в шлюз № 9 со стороны водораздельного бьефа канала.
Исследования показали, что этого можно добиться путем организации накопительных рейдов в районе шлюзов № 1 и 9 с возможностью постановки на нем двух расчетных судов. Это позволит значительно сократить время движения судов от существующего основного рейда отстоя судов до входа в эти шлюза для начала движения по волжскому склону канала. В результате этого повысится число шлюзований и тем самым судопропускная способность шлюза.
Другим путем повышения пропускной способности канала является внедрение более дифференцированного подхода регламентированных скоростей движения судов. В настоящее время в соответствии с местными правилами плавания на канале установлены независимо от загрузки судна следующие скорости движения судов: для грузовых судов и составов грузоподъемностью до 2000 т — 11 км/ч; грузовых судов и составов грузоподъемностью от 2000 до 3000 - 8 км/ч и грузовых судов и составов грузоподъемностью свыше 3000 т — 7 км/ч.
Проведенные нами исследования показали, что для судов одной и той же грузоподъемности скорость движения груженных и порожних судов должна быть различной, т.к. в груженом и порожнем состояниях соотношение площади поперечного сечения канала и площади погруженной части диаметрального батокса судна различны, что влияет на характер судовых волн и сопротивление воды движению. Поэтому скорость движения груженных и порожних судов должна быть различной. У порожних судов допустимая скорость движения, в зависимости от их грузоподъемность, может быть больше, чем у груженых на 15-25 %. Для некоторых типов судов (грузоподъемностью до 3000 т) можно допустить также увеличение скорости движения и груженых судов на 10-15 %. Все это не должно отразиться на сохранность откосов и ложа канала. Увеличение же скорости движения судов позволит уменьшить общее время прохождения искусственных участков канала и тем самым повысить его пропускную способность.
Внедрение изложенных выше предложений позволит повысить в целом судопропускную способность Волго-Донского судоходного канала.
THE PROBLEMS OF INCREASE CAPACITY IN VOLGO-DON NFVIGATION CANAL (VDNC)
A. A. Sazonov
The analysis of changes admission of ship over VDNC for all period of operation of the
channel, sluice work a head are carried out and recommendations on increase of throughput
of the channel are resulted.
