1.10.5 Сравнение вариантов трассы.

По результатам определения строительной стоимости вариантов участка новой железнодорожной линии (табл. 1.9.2):

К₁₁=57,78 млн. руб.> К₁₃ = 56,4 млн. руб. (цены 1984г).

Эксплуатационные расходы при расчетном годе:

C₁₁ = 2,84 млн. руб.< C₁₃ = 2,99млн. руб. (цены 1984 г.)

Следовательно, запроектированные варианты конкурентные.

Сравнение вариантов в дипломном проекте производилось с учетом этапного наращивания при формировании оптимальной схемы с одновременным выбором первоначального технического оснащения будущей железной дороги.

1.11 Формирование оптимальной схемы этапного наращивания мощности железной дороги.

Проблема этапного наращивания мощности (провозной способности) железной дороги относится к наиболее важным для обеспечения перевозок и возникает потому, что в подавляющем большинстве случаев потребность в перевозках на каждой дороге с течением времени возрастает, нередко весьма интенсивно, и в известный момент начинает приближаться к предельным возможностям дороги при данном техническом оснащении. Наращивать мощность железной дороги можно только за счёт совершенствования технического оснащения и более полного и эффективного его использования, последовательно переходя к более производительным этапам развития линии. В каждый данный момент времени мощность железной дороги определяется двумя группами факторов: параметрами постоянных устройств и элементами технического состояния. Проблема этапного наращивания мощности сводится к определению таких путей развития железной дороги, которые обеспечили бы её стабильную и эффективную работу при минимально необходимых средствах на её периодическое этапное усиление (реконструкцию) и эксплуатацию с учётом эффективности отдаления капитальных вложений.

В качестве технических состояний этапного наращивания мощности были рассмотрены:

1) однопутная железная дорога на тепловозной тяге, локомотив 2ТЭ10В с непакетным графиком движения поездов, длина приемо-отправочных путей 1050 м:

. (1.12.8)

2)однопутная железная дорога с частично-пакетным графиком движения поездов, тепловозная тяга, локомотив 2ТЭ10В, длина приемо-отправочных путей 1050 м:

, (1.12.9)

где α_п – коэффициент пакетности (0,67);

I – интервал попутного следования поездов в пакете (10мин).

3) однопутная железная дорога с двухпутными вставками у разъездов и посередине перегонов с организацией частично безостановочного скрещения поездов, тепловозная тяга, локомотив 2ТЭ10В, длина приемо-отправочных путей 1050 м:

(1.12.10)

; (1.13)

, (1.13.1)

где α_бо – коэффициент безостановочного скрещивания (0,7);

Т_пер – период графика остановочного движения;

Т_пер – период графика безостановочного движения.

Наличная пропускная способность

; (1.13.2)

, (1.13.3)

где р – коэффициент резерва пропускной способности (0,85 – для однопутной линии, 0,87 – для двухпутных вставок);

n_пс, n_сб – число пар пассажирских и сборных поездов;

_пс, _сб – коэффициенты съема грузовых поездов пассажирскими и сборными поездами;

t_тех – продолжительность технологического окна, (60 мин – для однопутной линии, 120 мин – для двухпутных вставок);

_н – коэффициент надежности работы технических устройств, зависящий от мощности железной дороги (при непакетном графике _н = 0,93; при частично – пакетном графике и при частично –безостановочном скрещении . _н = 0,92)

Наличная провозная способность:

, (1.13.4)

где – коэффициент неравномерности перевозок во времени, = 1,1;

Q_н(ср) – средняя масса поезда нетто, т.

, (1.13.5)

где коэффициент, учитывающий недоиспользование максимальной массы состава из-за ограничения массы состава легких грузов полезной длиной приемо-отправочных путей (0,7);

– коэффициент перехода от массы брутто к массе нетто, = 0,8.

Определение наличной пропускной и провозной способности приведено в табл.1.11.1, 1.11.2. и представлено на рис.1.11.1, 1.11.2.

Таблица. 1.11.

Наличная пропускная и провозная способность для варианта с 11‰

Тип графика	Тпер, мин	nmax, п/п.сут.	пс	сб	nгр, п/п.сут				Г,млн.т.км в год
					2	5	10	15	2	5	10	15
НП	61.0	21.0	1,7	1,8	14.4	12.7	12.7	9.2	10,3	9,1	9,1	6,6
ЧП	46.7	27.2	1,3	1,2	20.6	19.3	19.3	16.8	14,8	13.8	13.8	12.0
ЧБО	32.0	39.7	1,3	1,2	31.2	29.9	29.9	27.4	24.0	24.0	24,0	22.2

Таблица. 1.11.1

Наличная пропускная и провозная способность для варианта с 13 ‰

Тип графика	Тпер, мин	nmax, п/п.сут.	пс	сб	nгр, п/п.сут				Г,млн.т.км в год
					2	5	10	15	2	5	10	15
НП	54.5	23.5	1,7	1,8	23.0	21.7	21.7	19.2	14	13.3	13.3	11.8
ЧП	42.3	30.0	1,3	1,2	35.0	33.7	33.7	31.2	21.5	20.7	20.7	19.2
ЧБО	28.8	44.2	1,3	1,2	110.2	108.5	108.5	104.6	67.6	66.5	66.5	64.1

Рисунок 1.11.1 Провозная способность для варианта с i_р=11‰

Рисунок 1.11.1 Провозная способность для варианта с i_р=13‰

В основе формирования оптимальной схемы овладения перевозками положен метод, разработанный на кафедре «Изыскания и проектирование железных дорог» МИИТа.

Как и во многих инженерных задачах, наиболее удобным и наглядным является графо-аналитический способ, который реализуется на сетке «состояние-время».

На основе анализов состояния переходов с одного состояния на другое выявляется возможность их осуществления.

Метод основан на идее динамического программирования – процедура осуществляется пошагово и на каждом шаге худшие варианты исключают. Критерием оптимальности являются приведенные расходы Э_пр, млн. руб.

Первый этап формирования оптимальной схемы – отыскание наилучших подходов к каждому узлу. Номер узла слагается из двух чисел: первое – номер состояния и второе – год.

Для узлов с одним подходом оценка определяется как сумма эксплуатационных расходов каждого года, умноженных на коэффициент приведения для этого года, и стоимости перехода, также умноженной на коэффициент приведения для этого года.

Для узлов с двумя подходами отыскивается лучшая из двух оценок и фиксируется лучший путь подхода к данному узлу. При этом оценки S рассчитываются, начиная от ближайших слева узлов, уже имеющих лучшие для себя оценки (если они не единственные).

Сформируем оптимальную схему для варианта с руководящим уклоном 11‰. Первоначальная строительная стоимость линии для принятого технического состояния:

, млн. руб., (1.13.6)

где строительная стоимость 1 км линии при не пакетном графике движения поездов, тыс.руб./км;

L – длина линии, км;

поправочные коэффициенты к строительной стоимости 1 км линии при изменении i-го технического состояния, в долях процента.

, млн.р.,

, млн.р.,

, млн.р.

Полученные значения стоимости заносятся в табл.1.11.1

Таблица 1.11.3.

Первоначальная стоимость рассматриваемых состояний.

Номер состояния	Стоимость , млн.руб., 11‰
1	57,78
1	64,13
3	85,51

Величина стоимости перехода определяется по формуле:

,

где и - первоначальная стоимость соответственно i-го и j-го состояний;

- коэффициент удорожания при производстве работ в процессе эксплуатации для осуществления перехода из i-го в j-ое состояние.

Величина стоимости перехода определяется по формуле:

,

где и - первоначальная стоимость соответственно i-го и j-го состояний;

- коэффициент удорожания при производстве работ в процессе эксплуатации для осуществления перехода из i-го в j-ое состояние.

, млн.руб.,

, млн.руб.,

, млн.руб.,

Таблица 1.11.4

Стоимость переходов ,млн.руб.

Номер состояния, с которого осуществляется переход	Номер состояния, на которое намечается переход
	2	3
1	8,255	38,822
2	-	30,072

Эксплуатационные расходы по разным техническим состояниям, млн.руб., определялись по программе Colibri и приведены в табл.1.10.4, 1.10.5 и табл.1.11.1 – 1.11.4

Частично – пакетный график движения таблица. 1.11.1

Показатель	Год
	2	5	10	15
Расходы по пробегу поездов	0,515	0,858	1,580	2,946
Расходы по остановкам поездов	0,024	0,092	0,302	1,364
Постоянные устройства	0,617	0,617	0,620	0,622
Локомотивный парк	0,024	0,045	0,106	0,242
Вагонный парк	0,017	0,033	0,080	0,198
Грузовая масса	0,012	0,022	0,055	0,135
Всего:	1,208	1,666	2,742	5,508

Чбо график движения таблица 1.11.2

Показатель	Год
	2	5	10	15
Расходы по пробегу поездов	0,515	0,858	1,580	2,946
Расходы по остановкам поездов	0,009	0,032	0,068	0,210
Постоянные устройства	0,675	0,675	0,679	0,683
Локомотивный парк	0,023	0,041	0,092	0,175
Вагонный парк	0,016	0,029	0,065	0,126
Грузовая масса	0,011	0,020	0,044	0,086
Всего:	1,250	1,655	5,527	4,225

Пошаговая процедура формирования оптимальной схемы.

(1.15)

где - начальная стоимость рассматриваемых состояний;

капиталовложения, необходимые для перехода из первого во второе состояние;

эксплуатационные расходы для первого состояния в год t (см.таблицы приведенные в разделе 1.12.4) результаты подсчета эксплуат- экон показат вариантов для всех графиков движения.;

коэффициент приведения к начальному году приведены в табл.1.11.3.

Эксплуатационные расходы на последний год учитывающее возможные эксплуатационные расходы за неограниченный срок работы дороги при сохранении размеров перевозок последнего года сравнения.

Сетка «состояние – время».

Рисунок 1.11.2

Проанализировав сетку «состояния - время» рис.1.12.1 можно сделать следующий вывод о том, как будет развиваться железная дорога.

Линия вводится в эксплуатацию однопутной при непакетном графике движения. До 10 года линия эксплуатируется в первом состоянии, в 10 году линия переходит на частично-пакетный график и эксплуатируется в таком состоянии до 13 года, затем переходит на частично безостановочное движение и эксплуатируется до конца срока рассмотрения (15 лет).

Сформируем оптимальную схему для варианта с руководящим уклоном 13‰. Первоначальная строительная стоимость линии для принятого технического состояния:

, млн. руб., (1.15.1)

где строительная стоимость 1 км линии при не пакетном графике движения поездов, тыс.руб./км;

L – длина линии, км;

поправочные коэффициенты к строительной стоимости 1 км линии при изменении i-го технического состояния, в долях процента.

, млн.р., (1.15.2)

, млн.р., (1.15.3)

, млн.р., (1.15.4)

Полученные значения стоимости заносятся в табл.1.11.6

Таблиа. 1.11.2.

Первоначальная стоимость рассматриваемых состояний.

Номер состояния	Стоимость , млн.руб.,13‰
1	56,37
2	62,57
3	83,43

Величина стоимости перехода определяется по формуле

, (1.15.5)

где и - первоначальная стоимость соответственно i-го и j-го состояний;

- коэффициент удорожания при производстве работ в процессе эксплуатации для осуществления перехода из i-го в j-ое состояние.

, млн.руб.,

, млн.руб.,

, млн.руб.,

Полученные значения заносятся в табл.1.11.7.

Таблица. 1.11.3.

Стоимость переходов ,млн.руб

Номер состояния, с которого осуществляется переход	Номер состояния, на которое намечается переход
	2	3
1	8,06	37,88
2	-	29,20

Чбо график движения. Таблица 1.11.4

Показатель	Год
	2	5	10	15
Расходы по пробегу поездов	0,539	0,903	1,676	3,127
Расходы по остановкам поездов	0,010	0,033	0,072	0,224
Постоянные устройства	0,687	0,687	0,691	0,695
Локомотивный парк	0,025	0,045	0,100	0,191
Вагонный парк	0,015	0,028	0,061	0,119
Грузовая масса	0,010	0,018	0,041	0,080
Всего:	1,286	1,715	2,641	4,435

Частично – пакетный график движения: табл. 1.11.5

Показатель	Год
	2	5	10	15
Расходы по пробегу поездов	0,539	0,903	1,676	3,127
Расходы по остановкам поездов	0,026	0,100	0,346	1,605
Постоянные устройства	0,660	0,660	0,663	0,665
Локомотивный парк	0,026	0,049	0,117	0,270
Вагонный парк	0,016	0,031	0,077	0,195
Грузовая масса	0,011	0,021	0,051	0,130
Всего:	1,278	1,764	2,930	5,992

Пошаговая процедура формирования оптимальной схемы.

Переход с первого состояния

Для Южного варианта 13‰:

,

Если эксплуатационные расходы на последний год сравнения вариантов значительно отличаются (на конечных состояниях), то к затратам следует добавить дополнительное слагаемое, учитывающее возможные эксплуатационные расходы за неограниченный срок работы дороги при сохранении размеров перевозок последнего года сравнения.

Сетка «состояния-время».

Проанализировав сетку «состояния-время» на рис.1.11.3 можно сделать следующий вывод о том как будет развиваться железная дорога.

Линия вводится в эксплуатацию однопутной при непакетном графике движения. До 10 года линия эксплуатируется в первом состоянии, в 10 году линия переходит на частично-пакетный график с разъездами второй очереди и эксплуатируется в таком состоянии вплоть до конца срока рассмотрения (15 лет).

Вывод

Как видно из вышеприведенного, схемы этапного наращивания и первоначальное техническое оснащение при формировании оптимальной схемы овладения перевозками получились одинаковые для обоих вариантов. Однако, приведенные затраты млн. руб. для Северного варианта с i_р=11‰ больше, чем млн. руб. для Южного варианта с i_р=13‰. Поэтому, для дальнейшего проектирования принимаем Южный вариант с i_р= 13‰. Если учесть, что на линии примыкания параметры такие же, как для Северного варианта с i_р= 11‰ и не требуется дополнительные эксплуатационные затраты, связанные с переломом массы, то принятие для дальнейшего проектирования Южного варианта с i_р= 13‰ становится еще более обоснованным.