Обоснование этапности развития горловин железнодорожных станций
На правах рукописи
ЧЕТЧУЕВ МАКСИМ ВЛАДИМИРОВИЧ ОБОСНОВАНИЕ ЭТАПНОСТИ РАЗВИТИЯ ГОРЛОВИН ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ СТАНЦИЙ Специальность 05.22.08 – Управление процессами перевозок
Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук
Санкт-Петербург 2012
Работа выполнена на кафедре «Железнодорожные станции и узлы» Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Петербургский государственный университет путей сообщения».
Научный консультант: доктор технических наук, профессор Ефименко Юрий Иванович
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Железнодорожные станции и узлы» ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет путей сообщения» Пазойский Юрий Ошарович кандидат технических наук, доцент кафедры эксплуатационной работой» «Управление ФГБОУ ВПО «Петербургский государственный университет путей сообщения» Стрелков Михаил Владимирович Ведущая организация – Военный институт (железнодорожных войск и военных сообщений) Федерального государственного казённого военного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Военная академия тыла и транспорта им. генерала армии А.В. Хрулёва» Министерства обороны Российской Федерации
Защита состоится «21» декабря 2012 г. в 15 ч. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д на базе Петербургского 218.008. государственного университета путей сообщения по адресу:
190031, г. Санкт-Петербург, Московский пр., д. 9, ауд. 7-
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Петербургского государственного университета путей сообщения.
Автореферат разослан «21» ноября 2012 г.
Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просьба направлять в адрес диссертационного совета.
Учёный секретарь диссертационного совета, Горбачев Алексей Михайлович кандидат технических наук
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы исследования. Для обеспечения эффективной рабо ты железнодорожного транспорта необходимо, чтобы уровень развития его ин фраструктуры соответствовал объёмам выполняемой перевозочной работы. В первую очередь это относится к железнодорожным станциям, являющимся наиболее сложными и ответственными звеньями транспортного конвейера, от пропускной и перерабатывающей способности которых в значительной степени зависит устойчивая работа всей сети железных дорог.
В условиях роста объёмов перевозок для приведения пропускной и пере рабатывающей способности станций в соответствие с растущими размерами движения требуется поэтапное наращивание их путевого развития, которое не избежно влечёт за собой необходимость переустройства (развития) горловин.
При этом капиталовложения на увеличение числа путей и особенно эксплуата ционные потери в связи с производством строительных работ в значительной степени будут зависеть от конструкций станционных горловин.
К настоящему времени учёными и специалистами по проектированию станций разработаны экономичные конструкции горловин для всех видов стан ций, методы расчёта их пропускной способности, предложены технико экономические показатели для оценки качества путевых схем станций. Однако большинство предложенных конструкций, обладая необходимой компактно стью, при увеличении числа путей в парках требуют, как правило, значитель ных работ по разборке стрелочных переводов и укладке других на новом месте.
Между тем разработка таких конструкций станционных горловин, которые обеспечивали бы минимальные затраты при поэтапном наращивании путевого развития станций, в первую очередь технических, позволила бы снизить не только капитальные затраты на их переустройство, но и эксплуатационные рас ходы, связанные с предоставлением «окон» для производства строительно монтажных работ. Решение этих вопросов безусловно представляет собой акту альную задачу.
Целью диссертации является разработка общего метода обоснования ра циональной этапности развития горловин железнодорожных станций для обес печения возможности наращивания их путевого развития с минимальными за тратами.
Для достижения этой цели потребовалось решить следующие задачи:
– дать обзор и оценку основных этапов развития станционных горловин;
– выполнить анализ теоретических исследований в области проектирова ния горловин и требований нормативных документов по этапности их развития;
– сформулировать исходные положения обоснования этапности развития горловин, и условие целесообразности учёта в конструкциях горловин после дующих этапов развития станций;
– разработать общий метод обоснования рациональной этапности развития горловин технических станций, а также упрощённый метод определения числа путей, которое необходимо вводить на каждом этапе развития парков;
– решить задачу выбора рационального варианта секционирования путей на примере горловин парков приёма и отправления сортировочных станций.
Методы исследования. Для решения поставленных задач в диссертации использованы методы динамического программирования и имитационного мо делирования, а также Методические рекомендации по оценке инвестиционных проектов на железнодорожном транспорте.
Материалами для исследования явились литературные источники, норма тивные документы по проектированию железнодорожных станций, результаты обследования горловин существующих станций и реальных проектов разрабо танных в ОАО «Ленгипротранс» и других проектных организациях.
Научная новизна. В диссертации впервые:
– сформулировано условие целесообразности учёта при проектировании станционных горловин последующих этапов развития парков;
– разработан общий метод обоснования рациональной этапности развития парков станций и их горловин;
– предложен упрощённый метод определения рационального числа путей в приёмоотправочных парках технических станций при их поэтапном наращива нии в зависимости от динамики роста размеров движения;
– разработан метод выбора рационального варианта секционирования пу тей в горловинах парков приёма и отправления сортировочных станций на ос нове имитационного моделирования работы этих парков.
Практическая ценность исследования.
Полученные в диссертации результаты могут быть использованы проект ными и научно-исследовательскими организациями для обоснования рацио нальной этапности строительства новых и развития существующих техниче ских станций.
Реализация результатов исследования. Полученные автором работы ре зультаты приняты к использованию ОАО «Ленгипротранс» для обоснования проектных решений по развитию технических станций. Разработанный метод обоснования этапности развития парков технических станций и их горловин используется в учебном процессе ПГУПС при подготовке инженеров по специ альности «Организация перевозок и управление на транспорте (железнодорож ном)», а в перспективе и специальности «Эксплуатация железных дорог».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы док ладывались и получили одобрение на:
– всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2010» (Ростов-на-Дону, РГУПС, 2010 г.);
– международной научно-практической конференции «Научные исследо вания и образование в области логистики и управления цепями поставок: со временное состояние и перспективы развития» (Санкт-Петербург, Высшая школа менеджмента, 2011 г.);
– научно-практических конференциях студентов, аспирантов и молодых учёных ПГУПСа «Транспорт: проблемы, идеи, перспективы»* (Санкт Петербург, ПГУПС, Неделя науки – 2009-2012 гг.);
– заседаниях кафедры «Железнодорожные станции и узлы» ПГУПСа (2010-2012 гг.).
Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 12 публика циях общим объёмом 5,2 п.л., в том числе 4 работы опубликованы в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников (120 наименований) и трёх приложений. Основное содержание работы
изложено на 140 страницах маши нописного текста, содержит 5 таблиц и 61 рисунок. Приложения представлены на 35 страницах.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель и основные задачи, определены методы исследования.
Первая глава диссертации посвящена обзору особенностей станционных горловин на различных этапах развития железных дорог, анализу конструкций горловин современных железнодорожных станций России, а также зарубежных железных дорог. Выполненный анализ показал, что горловины первых россий ских железнодорожных станций представляли собой простейшие соединения путей, зачастую не обеспечивавшие их взаимозаменяемости. Это было обу словлено незначительными размерами движения в то время. В связи с увеличе нием объёмов перевозок в конце XIX века и нехваткой пропускной способно сти станций, на них стали укладывать дополнительные пути, сами станции и их парки специализировать для выполнения определённых операций, что сущест венно отразилось на конструкциях их горловин. Появляются также требования к конструкции станционных горловин, такие как компактность, возможность * до 2012 г. научно-практическая конференция «Шаг в будущее» организации параллельных передвижений, изоляции поездной и маневровой работы и др.
Анализ современного состояния горловин на существующих станциях по казал, что во многих случаях они не соответствуют типовым и нередко имеют существенные конструктивные недостатки: большая длина горловин, нерацио нальное секционирование путей и значительная разница их полезных длин.
Анализ схем станций зарубежных железных дорог показал, что для них характерны широкое применение в горловинах перекрёстных стрелочных пере водов, наличие большого количества пересечений путей в одном уровне, не всегда удачное секционирование путей, большая разница полезных длин путей в парках.
Горловины станций как российских, так и зарубежных железных дорог при увеличении числа путей требуют, как правило, значительных переустройств, связанных с необходимостью разборки существующих и укладки новых стре лочных переводов.
Во второй главе дан анализ теоретических исследований и рекомендаций нормативных документов по проектированию горловин железнодорожных станций.
Основы теории проектирования горловин заложены в XIX веке в трудах П.П. Мельникова, И.Ф. Рерберга, А.Н. Горчакова, В.И. Троицкого, Ф.А. Гали цинского, С.Д. Карейши. В дальнейшем эти вопросы получили развитие в рабо тах В.Н. Образцова, С.В. Земблинова, К.Ю. Скалова, П.В. Бартенева, В.Д. Ни китина, М.М. Филиппова, И.Е. Савченко, В.П. Парфёнова, А.С. Писанко, Н.В. Правдина и др. Специальные исследования по вопросам проектирования горловин выполнены В.С. Суходоевым, В.Н. Черновым, И.С. Дзюбой, Г.С. То милиной, О.Н. Числовым, Ю.И. Ефименко и др.
Усилиями указанных авторов сформулированы основные принципы про ектирования горловин, предложены методы расчёта их пропускной способно сти, компактные конструкции, показатели оценки их качества. Однако все предложенные схемы горловин рассматриваются, как правило, в статике – на определённые размеры движения. Недостаточно учитывается возможность их дальнейшего развития, что при увеличении числа путей требует значительных переустройств.
Что касается обоснования этапности развития горловин, то в прямой по становке эта задача до настоящего времени не ставилась, что и предопределило выбор темы диссертации.
Анализ нормативных документов по проектированию станций показал, что вопросы этапного развития станций наиболее полно были отражены в первых изданиях этих документов – ТУПС-26 и ТУПС-33. В частности, в ТУПС- указывалось, что отдельные этапы должны получаться из проекта полного раз вития станции путём упразднения не требующихся на этом этапе устройств. В следующих нормативных документах – ТУПС-48, ТУПС-54, ТУПС-61 и ИПСУ-78 столь детальные требования по этапности развития станций были ут рачены. В действующих Правилах и технических нормах внимание к этапности развития станций существенно возросло, однако требования по этим вопросам сформулированы в общем виде. Для наполнения их реальным содержанием не обходима разработка конкретных методических аспектов обоснования этапно сти развития станций и их горловин.
В третьей главе диссертации излагаются исходные положения обоснова ния этапности развития горловин, формулируется условие целесообразности проектирования горловин с учётом последующих этапов развития и анализи руются основные факторы, влияющие на обоснование этапности.
Анализ показал, что при обосновании этапности развития горловин желез нодорожных станций необходим учёт двух противоречивых требований к про ектам переустройства, первым из которых является максимальное сохранение существующих устройств, а вторым – исключение излишеств и неоправданных резервов в строительстве.
Первое из указанных требований означает, что конструкции горловин должны обеспечивать максимально возможное сохранение положения стрелоч ных переводов, уложенных на предыдущих этапах развития станции. Согласно второму требованию горловины на каждом этапе должны проектироваться мак симально компактными, что на последующих этапах, как правило, потребует их переустройства.
Целесообразность принятия того или иного варианта решения по горлови нам может быть установлена путём сравнения двух вариантов, в первом из ко торых горловины на i-ом этапе проектируются с учётом перспективы и требуют капиталовложений K iП, которые, как правило, больше капиталовложений во втором варианте K iТ, в котором обеспечивается максимальная компактность горловины на текущем (i-том) этапе. Однако затраты для перехода к j-му этапу Эi j П в первом варианте оказываются меньшими чем во втором ( ЭiП j ЭiТ j ). Это связано с тем, что во втором варианте потребуется раз борка части стрелочных переводов и укладка других на новом месте, а также бльшие расходы по переустройству ЭЦ и контактной сети, а также бльшие потери от предоставления «окон» для производства строительно-монтажных работ.
Целесообразность принятия первого варианта решения определяется из условия tj tj K + C t + Э t j K + CiT t + ЭiT j t j П П П T (1) i j i i i t =1 t = tj tj C, CiТ – эксплуатационные расходы по содержанию постоянных уст П где i t =1 t = ройств на i-том этапе развития соответственно в первом и втором вариантах;
t – коэффициент дисконтирования затрат;
t = 1.
(1 + E)t Иллюстрация равенства затрат после их приведения представлены соот ветственно на рисунке 1.
В связи с тем, что число стрелоч ных переводов в горловинах на каж дом этапе развития в обоих вариантах решения будет оди наково, то затраты на содержание по стоянных устройств парка будут отли Рисунок 1 чаться весьма не значительно и этой разницей можно пренебречь. Тогда срок ввода j-го этапа, при котором варианты будут равноценны, может быть определён из равенства:
ЭiП j ЭiТ j Ki + = Ki + П Т ;
(2) (1 + E ) j (1 + E ) j t t откуда ЭiТ j ЭiП j lg Ki Ki П Т tj =. (3) lg (1 + E ) где Е – норма дисконта.
Если укладка дополнительных путей, то есть реализация j-того этапа, по требуется раньше срока tj, то выгоднее будет первый вариант проектного реше ния, а если позже – второй вариант.
Наиболее значимыми факторами, влияющими на этапность развития гор ловин, являются принципиальная схема станции, размеры территории, забро нированной под будущее путевое развитие парков, начальные размеры и темпы роста размеров движения, стоимостные показатели (цены на строительные ра боты и нормативы эксплуатационных расходов) и принятая норма дисконта.
При этом наиболее важную роль играет принципиальная схема станции.
Анализ типовых схем технических станций показал следующее:
1. При поэтапном увеличении числа путей в парках сохранить ранее уло женные стрелочные переводы можно только в том случае, если будет обеспече на возможность развития каждого парка независимо от других парков станции.
Это требует соответствующего резерва территории для развития каждого парка.
2. Сохранение ранее уложенных стрелочных переводов и одновременное обеспечение максимальной идентичности полезных длин путей возможно при развитии парков по так называемому объемлющему принципу, при котором вновь укладываемые пути как бы охватывают ранее уложенные;
при этом тре буется минимальное количество «окон» для производства строительных работ, которые необходимы в основном только для подключения новой группы путей к существующему путевому развитию (рисунок 2).
Рисунок 3. При параллельном расположении парков возможность свободного их развития, ограничивается количеством путей, предусмотренных на перспективу в парках, расположенных внутри.
4. При наличии условий для увеличения числа путей в парках решающую роль в сохранении ранее уложенных стрелочных переводов при развитии стан ций играет конструкция их горловин.
На сортировочных станциях наиболее благоприятные условия для разви тия создаются при последовательном расположении парков, а на участковых – в схемах полупродольного типа.
В главе рассмотрен пример трёхэтапного развития участковой станции за 20-летний период при проектировании горловин с учётом возможности разви тия приёмоотправочных парков без разборки уложенных стрелочных переводов и с поэтапным переустройством горловин при максимальной их компактности на каждом этапе. Сравнение показало целесообразность первого варианта.
В четвёртой главе диссертации разрабатывается общий метод обоснова ния рациональной этапности развития приёмоотправочных парков технических станций и их горловин. Метод основан на использовании динамического про граммирования, эффективность применения которого для решения подобных задач подтверждается исследованиями, выполненными во ВНИИЖТе, МИИТе, БелИИЖТе, НИИЖТе, ЛИИЖТе, изданными методическими и учебными посо биями.
При использовании метода динамического программирования проекти руемый парк рассматривается как физическая система S, состояние которой Sj характеризуется набором параметров, являющихся показателями её техниче ского состояния. Система является управляемой: изменение или сохранение со стояния в момент времени t выражает собой управление или переход U i j (t ), в результате которого парк переходит из одного состояния в другое (j i) или ос таётся без изменений (j = i). Каждому состоянию системы Sj и году эксплуатации t, соответствует набор показателей её работы, денежное выражение совокупно сти которых составляют годовые эксплуатационные расходы, являющиеся ча стью критерия эффективности. Переход парка из одного состояния Si в другое Sj (j i) сопряжён с необходимостью определённых капитальных вложений Kij, составляющих вторую часть критерия эффективности, в качестве которого принимается минимум приведённых затрат. Под обоснованием рациональной этапности развития парка понимается поиск такого набора управлений U i j (t ) (i = 1, 2, …, j;
j = 1, 2, …, n;
t = 1, 2, …, T), который обеспечивал бы за плани руемый период T минимум приведённых затрат, выражаемых формулой T T 1 Эпр = K t + (1 ) Ct. (4) (1 + E ) (1 + E )t t t =0 t = где Kt, Ct – соответственно капитальные вложения и годовые эксплуатацион ные расходы на t-том шаге;
– доля налоговых отчислений от прибыли. При расчёте народнохозяйственной эффективности =0.
В основе метода динамического программирования лежит разбиение вы числительного процесса на отдельные шаги продолжительностью, как правило, один год.
В пределах каждого шага вычислений производится расчёт критерия эф фективности и определяется набор условно-оптимальных управлений (перехо дов) на основе рекуррентного соотношения Р. Бэллмана Эtопт = min(Эtопт, i + Эt, j (U i j ) t ) ;
,j (t = 1, 2, …, T;
j = 1, 2, …, n;
i = 1, 2, …, j), (5) где Эtопт – минимальное значение суммарных строительно-эксплуатационных,j опт затрат в год t для достижения в этом году состояния парка Sj;
Эt1, i – то же в год t–1 для состояния парка Si;
Эt, j (U i j ) – приращение критерия эффективности в год t при переходе из состояния Si в Sj.
Эt, j (U i j ) = K i j t + Ct,i t. (6) где Kij – капитальные затраты для перехода от i-го к j-му варианту техниче ского состояния;
Ct,i – эксплуатационные расходы в год t для i-го варианта тех нического состояния.
Исходными данными для обоснования рациональной этапности развития приёмоотправочных парков являются массив исходных капиталовложений K1, K2, …, Kn, необходимых для сооружения рассматриваемого парка по вариантам технического состояния S1, S2, …, Sn, матрица капитальных затрат Kij, характе ризующих стоимость всех возможных переходов U i j (i = 1, 2, …, j;
j = 1, 2, …, n) и матрица эксплуатационных расходов по вариантам технического состояния и годам расчётного периода Ct,j (t = 1, 2, …, T;
j = 1, 2, …, n).
Обоснование этапности развития горловин в общем случае должно осуще ствляться одновременно с определением рационального числа путей, уклады ваемых в парке на каждом этапе развития. Поэтому задачу наращивания путе вого развития парка необходимо рассматривать по крайней мере для двух стра тегий, в первой из которых горловины проектируют с учётом последующих этапов развития, а во второй – максимально компактными на каждом этапе. Для каждой стратегии необходимо разработать варианты технического состояния парка, с шагом увеличения числа путей на один. Число вариантов определяется диапазоном изменения числа поступающих в парк поездов или составов за рас чётный период.
Для проверки предлагаемого метода в диссертации рассмотрен пример обоснования рациональной этапности развития парков участковой станции по лупродольного типа при двух указанных выше стратегиях развития горловин.
Зависимость минимального потребного числа путей по годам расчётного пе риода представлена на рисунке 3. Там же показана рациональная этапность на ращивания числа путей за 20-летний период при обеих стратегиях развития.
При первой стратегии наиболее рациональным будет развитие в три, а при второй – в два этапа. Это связано со значительно бльшими объёмами переуст ройств в горловинах и потерями от предоставления «окон» для производства строительных работ при второй стратегии развития горловин. Суммарные при ведённые расходы оказались меньшими при первой стратегии развития горло вин.
В главе предложен метод полу чения той же рациональной этапно сти со значительно меньшими объё мами вычислений. Выбор рацио нального решения в этом методе осуществляется на каждом этапе от дельно путём последовательного на правленного перебора вариантов со скользящим периодом суммирова ния затрат с использованием расчёт Рисунок ной схемы, представленной на ри сунке 4, и тех же исходных данных, что и в основном методе.
Вначале сравнивают варианты сооружения парка из m1 путей с увеличени ем их через t1 лет до m2 (вариант 1) или же укладки в парке сразу m2 путей (ва риант 2). Период суммирования затрат при этом будет равен t1 (cм. рисунок 4), а сравниваемые приведённые расходы по вариантам Э1 и Э2 определяются из выражений t1 t Э1 = K1 + C1t + K12 t 1 ;
Э 2 = K 2 + C2t, (7) t =1 t = где K1, K2 – исходные капиталовложения на строительство и техническое осна щение парка соответственно из m1 и m2 путей;
С1, С2 – годовые эксплуатацион ные расходы по содержанию постоянных устройств парка из m1 и m2;
K12 – за траты на увеличение числа путей в парке с m1 до m2.
Если окажется, что Э1 Э2, то на первом этапе развития парка следует укладывать m1 путей, после чего перейти к обоснованию решения на втором этапе. Если же Э2 Э1, то на первом этапе следует уложить не менее m2 путей, но расчёт на этом не заканчивают. Следует сравнить вариант 2', в котором пер воначальное число путей m2 через t2 лет увеличивают до m3, с вариантом 3, в котором предусмотрена укладка в парке сразу m3 путей (см. рисунок 4).
t2 t ' Э 2 = K 2 + C2t + K 23t2 ;
Э3 = K 3 + C3 t, (8) t =1 t = где K3 – исходные капитальные вложения при сооружении парка из m3 путей;
K23 – затраты на увеличения числа путей в парке с m2 до m3;
С3 – эксплуатаци онные расходы на содержание постоянных устройств парка из m3 путей.
При Э'2 Э3 на первом этапе следует уложить m2 путей и пере ходить ко второму этапу, а при Э3 Э'2 вначале в парке следует уложить не менее m3 путей и расчёт следует продолжить, сравнивая ва риант 3', в котором на первом этапе укладывают m3 путей, а в момент t добавляют один путь до m4, с вари антом укладки сразу m4 путей, т.е.
Рисунок сравнить затраты Э'3 и Э4.
t3 t ' Э3 = K3 + C3t + K 34t3 ;
Э 4 = K 4 + C4t. (9) t =1 t = Если оказывается, что Э 4 Э'3, то расчёт следует продолжить проверяя це лесообразность укладки m5 путей и т.д.
При обосновании решения на втором этапе следует перенести начало ко ординат и изменить первоначальные номера вариантов и сроки увеличения числа путей. Так, если, к примеру, на первом этапе наиболее рациональным решением будет укладка m2 путей, то перед расчётом второго этапа начало ко ординат надо перенести в момент времени t1, номера моментов t2, t3, … и число путей m2, m3, … обозначить соответственно t1, t2, …;
m1, m2, … и продолжить расчёт по формулам (7-9).
Проверка показала, что при использовании упрощённого метода результат расчётов полностью совпадает с результатами расчётов общим методом.
Учитывая, что одной из проблем обоснования этапности развития станций является учёт неопределённости исходной информации, в главе даётся анализ ранее предложенных способов учёта этого фактора, по результатам которого предлагается новый способ сокращения зоны неопределённости переходов, ос нованный на периодической корректировке интервального прогноза расчётных размеров движения. Если размеры движения, при которых переход от i-го к j-му этапу развития станции составляют Nij, то при первоначальном прогнозе, используемом в проекте, целесообразность ввода j-го этапа будет лежать в ин тервале ij, который может оказаться весьма значительным (рисунок 5). После первой корректировки прогноза зона неопределённости уменьшается до j, а i после второй – до значения j, существенно меньшего, чем ij (см. рисунок i 5). Таким образом, периодическое уточнение прогноза размеров движения по зволит повысить точность планирования работ по развитию станций.
Пятая глава посвящена обоснованию рационального секционирования путей на примере горловин парков приёма и отправления сортировочных стан ций. Метод основан на минимизации затрат на сооружение и содержание ос новных устройств парков, а также эксплуатационных расходов, связанных с за держками поездов по неприёму и непроизводительными простоями составов, поездных и маневровых локомотивов. При увеличении числа секций путей в горловинах затраты на укладку и содержание путей, стрелочных переводов, устройств ЭЦ стрелок и контактной сети увеличиваются, но, благодаря воз можности параллельного выполнения операций, снижаются задержки и непро изводительные простои подвижного состава, в ожидании выполнения опера ций.
Определение за держек поездов и простоев в ожидании выполнения опера ций составов и ло комотивов осущест влялось в диссерта ции с использовани ем системы имита ционного моделиро вания ИСТРА, раз работанной профес Рисунок 5 сором П.А. Козло вым, которая в на стоящее время является наиболее развитой в функциональном и сервисном от ношении, прошла проверку при расчётах сложных объектов и доказала свою высокую достоверность и эффективность.
Исследование выполнено на примере односторонней сортировочной стан ции с последовательным расположением парков. Среднесуточное число посту пающих в переработку поездов принято равным 108, а среднее число вагонов в составе поезда – 50. Число путей в секциях принималось в первой схеме парка два, во второй схеме три, в третьей схеме четыре и в четвёртой схеме шесть пу тей. Варианты схем парков приёма приведены на рисунке 6.
Результаты расчётов капитальных затрат, эксплуатационных и годовых приведённых расходов представлены в таблице 1. На основании данных табли цы 1 можно сделать вывод, что в рассматриваемом случае наиболее целесооб разными для применения являются первая и вторая схемы парка приёма в гор ловинах которых пути секционированы по два и три соответственно, при этом вторая схема является более предпочтительной.
а) б) в) г) а – по два пути в секции;
б – по три пути в секции;
в – по четыре пути в секции;
г – по шесть путей в секции Рисунок Аналогичные результаты получены при сравнении вариантов схем парка отправления.
Таблица Эксплуатационные расходы, Годовые Годовые Капитальные млн.руб. приведён- приведён № вари- затраты на ные рас- ные рас на содерж.
анта сооружение связанные с ходы при ходы при постоян схемы парка, млн. задержками и Всего E=0,08, E=0,15, ных уст руб. ожиданием млн. руб. млн. руб.
ройств 1 542,38 46,96 69,01 115,97 159,36 197, 2 469,72 40,43 77,55 117,98 155,56 188, 3 437,66 36,96 101,32 138,28 173,29 203, 4 396,67 32,41 133,23 165,64 197,37 225, ЗАКЛЮЧЕНИЕ Выполненное исследование позволяет заключить следующее.
1. Горловины железнодорожных станций прошли длительный путь разви тия от простейших соединений путей до сложных инженерных конструкций, определяющих пропускную и перерабатывающую способность станций, затра ты на их строительство, эксплуатацию и развитие. Основным недостатком гор ловин современных станций является трудность их развития при увеличении числа путей.
2. Исследованиями учёных и специалистов в области проектирования станций к настоящему времени чётко сформулированы принципы проектиро вания горловин, разработаны их экономичные схемы, методы расчёта пропуск ной способности и показатели для оценки качества. Однако практически все предложенные схемы горловин рассчитаны на конкретные размеры движения и при увеличении числа путей требуют существенных переустройств. В дейст вующих Правилах проектирования станций требования к этапности их развития носят общий характер. Это вызывает необходимость специальных методиче ских разработок по этапности развития горловин, что и предопределило тему настоящей диссертации.
3. Проектирование станционных горловин возможно с использованием двух стратегий, в первой из которых обеспечивается возможность их дальней шего развития без разборки существующих стрелочных переводов на после дующих этапах развития, а во второй – максимальная компактность горловин на каждом этапе развития. Сформулированное в диссертации условие целесо образности проектирования горловин с учётом последующих этапов развития свидетельствует о том, что в реальных условиях может быть целесообразна как первая, так и вторая стратегия развития горловин и это определяется временем между вводом в эксплуатацию смежных этапов.
4. Наиболее значимыми факторами, влияющими на этапность развития горловин, являются принципиальная схема станции, резерв территории, забро нированной для развития каждого парка, начальные значения и темпы роста размеров движения, а также стоимостные показатели и норма дисконта.
5. Предлагаемый общий метод обоснования рациональной этапности раз вития горловин является составной частью более общей задачи обоснования этапности развития парков, основанной на использовании динамического про граммирования, и позволяет определить рациональное число этапов для любой стратегии развития горловин.
6. Для сокращения объёма вычислений по выбору рациональной этапности развития горловин можно использовать упрощённый метод, предполагающий последовательное определение рациональных решений на каждом этапе путём направленного перебора вариантов со скользящим периодом суммирования за трат.
7. Для повышения обоснованности проектных решений в условиях неоп ределённости исходной информации может быть рекомендована периодическая корректировка исходных данных, обеспечивающая уменьшение величины зоны неопределённости переходов.
8. Для обоснования рационального секционирования путей целесообразно использовать предлагаемый метод, основанный на определении задержек под вижного состава в горловинах методом имитационного моделирования, разра ботанного в САПР ИСТРА.
9. Сравнение вариантов секционирования путей в парках приёма и отправ ления односторонней сортировочной станции с последовательным расположе нием парков показало, что в парках приёма и отправления рациональное число путей в секциях составляет три. Ожидаемая экономия приведённых затрат от рационального секционирования составляет от 4 до 40 млн. руб. на один парк.
ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Список трудов, опубликованных в изданиях, входящих в перечень рекомендованных ВАК РФ 1. Четчуев М.В. Этапность развития горловин железнодорожных станций // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. – Ростов-на-Дону: РГУПС, 2012. – №1. – С. 167-176.
2. Ефименко Ю.И., Белозеров В.Л., Четчуев М.В. Обоснование рациональной этап ности развития железнодорожных станций // Известия Петербургского университета путей сообщения. – СПб.: ПГУПС, 2012. – Вып. 2 (31). – С. 11-18.
3. Четчуев М.В. Обоснование рационального секционирования путей в горловинах парков технических станций // Известия Петербургского университета путей сообщения. – СПб.: ПГУПС, 2012. – Вып. 3 (32). – С. 73-81.
4. Ефименко Ю.И., Четчуев М.В. Обоснование рациональной этапности развития горловин железнодорожных станций // Наука и техника транспорта. – М.: МГУПС, 2012. – № 3. – С. 29-36.
Остальные публикации 5. Четчуев М.В. Исследование типовых схем участковых станций по условию их при менения в реальных проектах [Электронный ресурс] // Бюллетень результатов научных ис следований: электронный научный журнал. – СПб.: ПГУПС, 2012. – Вып. 1 (2). – С. 7-11.
6. Ефименко Ю.И., Олейникова Л.А., Четчуев М.В. Исходные положения оптимиза ции этапности развития горловин железнодорожных станций // Актуальные проблемы управления перевозочным процессом: сб. науч. тр. – СПб.: ПГУПС, 2012. – Вып. 11. – С. 30-37.
7. Четчуев М.В. Развитие теории проектирования горловин железнодорожных станций // Актуальные проблемы управления перевозочным процессом: сб. науч. тр. – СПб.: ПГУПС, 2012. – Вып. 11. – С. 126-135.
8. Четчуев М.В., Сазонов С.А., Семёнов К.Н., Ахмедов Р.Р., Васильев В.В., Дмит риев И.А. Разработка модели развития портовой станции // Актуальные проблемы управле ния перевозочным процессом: сб. науч. тр. – СПб.: ПГУПС, 2012. – Вып. 11. – С. 136-145.
9. Четчуев М.В. Технико-экономическое обоснование этапности развития горловин железнодорожных станций // Научные исследования и образование в области логистики и управления цепями поставок: современное состояние и перспективы развития: сборник тези сов докладов конференции (14-16 дек. 2011 г.;
СПб). – СПб.: Высшая школа менеджмента, 2011. – С. 84-88.
10. Ефименко Ю.И., Четчуев М.В. Проблемы повышения точности проектных реше ний при обосновании рациональной этапности развития железнодорожных станций // Акту альные проблемы управления перевозочным процессом: сб. науч. тр. – СПб.: ПГУПС, 2010. – Вып. 10. – С. 64-70.
11. Рыбин П.К., Четчуев М.В. Исходные положения разработки системы автоматизи рованного проектирования железнодорожных станций // Транспорт-2010: Труды всерос. на учно-практ. конф. (14-16 апр. 2010 г.;
Ростов-на-Дону). – Ростов-на-Дону: РГУПС, 2010. – Ч.
2: Естественные и технические науки. – С. 229-231.
12. Четчуев М.В. Порядок разработки горловин станций для дистанционного обучения // Шаг в будущее: неделя науки-2009: материалы науч.-техн. конф. – СПб.: ПГУПС, 2009. – С. 108-110.
Подписано к печати 15.11.2012 г. Печ.л. 1, Печать – ризография. Бумага для множит. апп. Формат 60х84 1/ Тираж 100 экз.
--------------------------------------------------------------------------------------------- ПГУПС 190031, г. С-Петербург, Московский пр.,