9.4 Економіко-математична модель оптимізації числа зон на приміській дільниці

Застосування зонного графіка руху приміських поїздів істотно підвищує якість обслуговування пасажирів, що виявляється в прискоренні їхньої до­ставки і, як наслідок цього, зниження стомлюваності. Цю обставину необхідно обов'язково враховувати в сучасних умовах конкуренції з іншими видами транспорту, яка постійно підсилюється.

Максимальне число приміських зон може відповідати числу станцій, розташованих на приміській дільниці, а мінімальне - одній зоні. Зміна їхньої кількості впливає на якість обслуговування пасажирів. Найменший час очіку­вання поїздів приміського сполучення на головній пасажирській станції буде при наявності тільки однієї зони, тому що відправлення приміських поїздів буде найбільш інтенсивним для всіх пасажирів. Але в такому випадку всі при­міські поїзди будуть слідувати по приміській дільниці з усіма встановленими зупинками, що істотно збільшить час перебування пасажирів у поїздах. Зі збі­льшенням числа зон витрати часу пасажирів на проїзд зменшуються.

Крім наявності цих двох суперечливих факторів, що впливають на якість обслуговування пасажирів і встановлення числа зон, широкий діапазон можливого числа зон дає багато різних варіантів з відмінними величинами екс­плуатаційних і капітальних витрат. Причому одна їхня частина прямо пропор­ційна, а інша - зворотно пропорційна числу зон.

Оптимальний варіант числа приміських зон можна встановити на основі економіко-математичної моделі, що враховує всі види витрат, що залежать від числа зон і забезпечують високу якість обслуговування пасажирів. Ця мо­дель дозволяє по кожному варіанту визначити річні приведені витрати, які включають капіталовкладення в рухомий склад, колійний розвиток і розвиток станційних пристроїв на зонних станціях і головній пасажирській станції, а та­кож експлуатаційні витрати на приміській дільниці [30].

1) Річні приведені витрати в робочий паркпоїздних локомотивів, які залежать від швидкості руху приміських поїздів

(9.37)

де - кількість зон на приміській дільниці;

- добова кількість пар приміських поїздів на і-ій зоні.

(9.38)

де - добовий приміський пасажиро потік на і-ій зоні;

а - місткість приміського поїзда (для першої зони приймається 1,5а, тобто допускається слідування 50% пасажирів без місць для сидіння);

α_вик - коефіцієнт використання місткості приміського поїзда;

- час обороту локомотива (состава приміського поїзда) на і-ій зоні

(9.39)

де - довжина і-ій зони, км;

- дільнична швидкість руху приміських поїздів на і-ій зоні, км/год;

- час простою локомотивів (поїздів) на головній і зонній станції і-ї зони, год;

- коефіцієнт, що враховує частку неробочого парку локомотивів ( =1,12÷1,15);

- вартість локомотива, грн.

- коефіцієнт, що враховує термін окупності та служби локомотивів – 0,13 [30]

(9.40)

де - нормативний термін окупності локомотива (при електротязі – мотор вагонів, при дизель-поїздах – дизель-моторних вагонів – 10 років);

- нормативний термін служби локомотива (при електротязі – мотор вагонів, при дизель-поїздах – дизель-моторних вагонів – 30 років);

8760 - кількість годин за рік;

- витратна ставка на 1 локомотиво-годину, що приходиться на ремонт локомотива (при електротязі – мотор вагонів, при дизель-поїздах – дизель-моторних вагонів), пов’язана з їхнім зносом за часом, грн.;

- витратна ставка на одиницю дотичної потужності локомотива (при електротязі – моторвагонів, при дизель-поїздах – дизель-моторних вагонів), що залежить від витрат палива (електроенергії) на власні (службові) потребі і пропорційних цьому витрат на ремонт двигунів і допоміжних установок локомотива, грн./кВт;

- дотична потужність локомотива (при електротязі – моторвагонів, при дизель-поїздах – дизель-моторних вагонів), кВт.

2) Річні приведені витрати в парк пасажирських вагонів у примісько­му русі, що залежать від швидкості руху (при електротязі і дизель-поїздах − на інвентарний парк причіпних вагонів)

(9.41)

де т - число вагонів у приміському поїзді (при електротязі і дизель-поїздах – причіпних вагонів), ваг;

- коефіцієнт, що враховує частку неробочого парку вагонів ( =1,12);

- вартість вагона, грн.;

- коефіцієнт, що враховує термін окупності та служби вагонів

(9.42)

де - нормативний термін окупності вагона, років;

- нормативний термін служби вагона, років;

- витратна ставка на поточне утримання вагонів, що приходиться на 1 вагоно-годину, грн..

3) Річні витрати на локомотивні бригади і бригади провідників вагонів

(9.43)

де , - витратна ставка погодинної оплати відповідно локомотивної бригади і бригади провідників.

4) Річні енергетичні витрати в обох напрямках приміських поїздів складають

(9.44)

де Р - маса локомотива (при електротязі – моторвагонів, при ди­зель-поїздах – дизель-моторних вагонів), т;

- маса приміського поїзда брутто, т;

- витратна ставка на 1 ткм механічної роботи, грн.;

- основний питомий опір рухомого складу (середньозважений основний питомий опір вагонів і локомотивів); [3], кгс/т.

(9.45)

де - коефіцієнти, отримані дослідним шляхом, що залежить від ходових властивостей і обтічності рухомого складу, потужності і стану верхньої будови колії, [32];

- установлений рівень ходової швидкості на робочій частині профілю, [31], км/год.

- величина еквівалентного ухилу, [30,32], кгс/м

(9.46)

де - середній ухил на напрямку, щзо складає різницю початкової і кінцевої точок на напрямку (підйом зі знаком „+” і спуск зі знаком „-”);

- додатковий середньозважений опір від кривих і стрілок, [30-32], кгс/т.

(9.47)

де - центральний кут конкретної кривої;

- кількість стрілок.

- питома втрата енергії при гальмуванні, [30], кгс/т

(9.48)

де - втрата потенційної енергії при гальмуванні на кожнім напрямку руху [30]

(9.49)

де - сума гальмувань на розглянутому напрямку;

- значення уклонів, ‰;

- довжина уклонів;

- довжина розглянутої лінії, км.

5) Річні витрати на зупинки приміських поїздів на приміські лінії в обох напрямках (викликаються втратою кінетичної енергії, що гаситься при гальмуванні поїзда на зупинках приміської дільниці)

(9.50)

де - коефіцієнт, що характеризує відношення середньої швидкості очатку гальмування до середньої ходової швидкості на дільниці;

- середньоходова швидкість руху приміських поїздів, км/год;

- середня населеність вагона приміського поїзда, чол.;

- середня відстань між зупиночними пунктами, км.

6) Річні витрати на затримку пасажирів при чеканні ними поїздів при посадці і проїзді їх у поїздах

(9.51)

де - вартість пасажиро-годин, грн..

Для визначення цих витрат пасажиро-години очікування встановлюються по формулі (9.21), пасажиро-години проїзду в поїздах - за формулою (9.6), а загальні пасажиро-години - по формулі (9.22).

7) Річні приведеш витрати на улаштування нових зонних станцій або на реконструкцію діючих (перебудова діючих проміжних станцій у зонні) залежать від виконуваних на них операціях із приміськими поїздами, їхнім обсягом. При реконструкції існуючих станцій і будівництві нових виникає, насамперед, потреба у спорудженні додаткових колій, необхідних для виконання з приміськими поїздами операцій по1обороту, пунктів технічного обслуговування поїздів. Крім того, на власні пасажирській станції може з'явитися потреба укладання додаткових колій. Ці роботи супроводжуються додатковими витратами на автоматику і телемеханіку, деповські пристрої і пристрої для екіпірування вагонів. Річні витрати визначаються:

(9.52)

де - вартість спорудження зонної станції або реконструкції існуючої проміжної з урахуванням усіх необхідних улаштувань, грн.;

- коефіцієнт, що враховує термін окупності та служби пристроїв, що споруджуються при будівництві нової зонної станції або реконструкції існуючої

(9.53)

де - нормативний термін окупності нових пристроїв на зонній станції, років;

- нормативний термін служби нових пристроїв на зонній станції, років;

- річні експлуатаційні витрати на зонній станції по різних службах (перевезень, локомотивній, вагонній, колії і сигналізації і зв’язку), що включають зарплату і накладні видатки.

8) Річні експлуатаційні витрати на зонній станції визначаються:

+ + + + (9.54)

де - витрати на заробітну лпату штату відповідних служб: перевезень, локомотивної, вагонної, колії, сигналізації і зв’язку, грн./рік;

- частка накладних витрат на матеріали, запасні частини, ремонт, нові технічні засоби відповідно від річного фонду заробітної плати на зонній станції по службах: перевезень, локомотивній, вагонній, колії, сигналізації і зв'язку.

Депо для обслуговування составів приміських поїздів, як правило,

улаштовується на головній пасажирській станції. Але в деяких випадках по умовах організації руху приміських поїздів виникає необхідність у здійсненні засилання значного числа приміських поїздів на дільницю на початку доби. Тоді з метою скорочення їхнього порожнього пробігу може виявитися доці­льним улаштувати депо на одній із зонних станцій. У таких випадках місце роз­ташування депо встановлюється порівнянням різних варіантів на підставі техніко-економІчних розрахунків.

Використання економіко-математичної моделі, що дає можливість ви­значити витрати, які залежать від числа зон на приміській лінії, дозволяє обґрунтувати найбільш доцільне число зон. Для цього по кожному можливому ва­ріанту розміщення зонних станцій необхідно визначити всі зазначені види ви­трат. Відшукування мінімуму функції витрат від числа приміських зон - суть задачі оптимізації числа зон на будь-якій приміській лінії.