Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Развитие методов этапного овладения перевозками на двухпутных линиях при обращении длинносоставных грузовых поездов. Монография
.pdf
71
Для обеспечения требования сопоставимости приведенных затрат (при
сравнении вариантов) необходимо определить их текущую (в ценах сегодняшнего дня) стоимость с помощью известной в экономике техники дисконтирования. Техника дисконтирования предполагает применение (использование) ко-
эффициента дисконтирования, или дисконтного множителя, определяемого по
формуле:
t
t
)r1(
1
+
=
, (3.2)
где r — ставка дисконта;
t — расчетный временной период.
Ставка (или норма) дисконта — по определению специалистов, это индивидуальная цена капитала, которая колеблется вокруг процентной ставки как
средней его цены для данного рынка.
Норма дисконта устанавливается каждым участником инвестиционного
проекта (или процесса) с учетом следующих трех факторов:
1) процентной ставки, которая находится под воздействием хозяйствен-
ных рисков в обществе (банковский процент + инфляция);
2) рискованности данного конкретного проекта;
3) субъективных возможностей для инвестирования средств в другие до-
ступные инвестиционные проекты (прибыльность проекта).
С учетом вышеуказанных факторов в данной работе величина процентной
(дисконтной) ставки принята равной 12 % и произведены соответствующие расчеты.
Пошаговый расчет критерия эффективности и определение условно-
оптимальных переходов осуществляются на основе известного рекуррентного
соотношения:
(
)()
j
i,i1
опт
UППminП
jt,
опт
t
j,
+=
−
t
(3.3)
(t = 1, 2, …, T; j = 1, 2, …, n; i = 1, 2, …, j),
где:
опт
j,t
П
— минимальное значение суммарных приведенных расходов в год t
для достижения к этому году состояния Sj;
опт
i,1tП−
— то же в год t–1 для состояния Si;
72
)U(П
j
i
j,t
— приращение критерия эффективности в год t при переходе
из состояния Si в состояние Sj;
n — общее число рассматриваемых вариантов.
Величина ΔП
t, j(Ui
j
) определяется по формуле:
(
)
ti,ttji
j
i
j,t
ЭKUП +=
→
, (3.4)
где: К
i→j
— капитальные вложения для перехода из состояния Si в состояние Sj;
Э
t, i
— годовые эксплуатационные расходы в год t для состояния Si.
Целесообразность ввода очередного этапа в год t при росте количества
длинносоставных грузовых поездов определяется из выражения:
K
i→j
(αt – α
t+1
) ≤ (Э
t+1, i
– Э
t+1, j)αt+1
, (3.5)
которое при постоянной норме дисконта приобретает вид:
K
i→j
Е ≤ Э
t+1, i
– Э
t+1, j
. (3.6)
Это означает, что изменение длины путей промежуточных станций выгодно в тот год, сразу после которого экономия эксплуатационных расходов за
счет этого изменения окупает потребные капитальные вложения на реализацию
перехода не более чем за нормативный срок.
Совокупность единовременных затрат, направленных на реконструкцию
станций по удлинению приемоотправочных путей, представляет собой инвестиции в постоянные устройства.
Размер инвестиций на реконструкцию приемоотправочных путей зависит
от капитальных затрат на отдельные работы, связанные с переустройством
станции:
++++=
кс.каб
сцб
пути
укл
.пер.стр
укл
КККККК
, (3.7)
где
.пер.стр
укл
К
— стоимость укладки дополнительных или переноса имеющихся
стрелочных переводов;
пути
укл
К
— стоимость укладки дополнительной длины пути;
К
сцб
— затраты на оборудование уложенной части пути средствами СЦБ;
73
К
каб.
— затраты на удлинение и перенос кабеля на станции в связи с удли-
нением путей;
К
кс
— стоимость работ, связанных с устройством контактной сети.
Зная стоимость укладки 1 стрелочного перевода и их количества, опреде-
лим
.пер.стр
укл
К
:
.пер.стр
укл
К
= n
стр.пер.
∙ С
стр.пер.
, (3.8)
где: n
стр.пер
. — количество укладываемых стрелочных переводов;
С
стр.пер.
— стоимость укладки одного стрелочного перевода, руб.
Стоимость укладки дополнительного объема верхнего строения пути
определяется по формуле:
пути
укл
К
= l
укл.
∙ С
укл.
, (3.9)
где: l
укл.
— удлинение путей, км;
С
укл.
— стоимость укладки одного километра пути, млн руб.
Стоимость установки светофоров, устройств СЦБ и связи на дополни-
тельно уложенные пути на станции определяется по формуле:
К
сцб
= l
укл.
∙ С
сцб
, (3.10)
где: С
сцб
— стоимость устройства СЦБ и связи на 1 км.
Затраты по переносу и укладке дополнительного объема кабеля рассчитываются по формуле:
К
каб.
= l
каб.
∙ С
каб.
, (3.11)
где: l
каб.
— длина перекладываемого кабеля, км;
С
каб.
— стоимость перекладки одного километра кабеля, млн руб.
Основную часть инвестиций составляют затраты на земляные работы,
связанные с реконструкцией станций по удлинению приемоотправочных путей.
Эти затраты определяются по формуле:
К
кс
= l
каб.
∙ С
каб.
, (3.12)
где: l
кс —
длина прокладки контактной сети, км;
С
кс
— стоимость прокладки 1 км контактной сети, млн руб.
74
3.2. ЭКОНОМИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ РАСХОДОВ
ПРИ УДЛИНЕНИИ ПУТЕЙ
Вождение грузовых поездов повышенной длины окажет существенное
влияние на величину эксплуатационных расходов, связанных с перевозочным
процессом. Данные расходы в значительной степени будут зависеть от характера удлинения приемоотправочных путей.
Величину расходов, измеряемую в рублях и приходящуюся на единицу
измерителя эксплуатационной работы, называют расходной ставкой. При из-
вестных расходных ставках и величинах измерителей эксплуатационной рабо-
ты общая сумма эксплуатационных расходов определяется как сумма произве-
дений величины показателей на соответствующую расходную ставку. Расход-
ные ставки рассчитываются на основе отчетных данных о выполненных объе-
мах работ, достигнутых показателях использования подвижного состава и фак-
тических расходах денежных средств в соответствии с принятой номенклату-
рой расходов железных дорог. В основу расчета расходных ставок закладыва-
ются данные бухгалтерской и статистической отчетности. Величины расходных
ставок представлены в отчетах о работе, ежегодно издаваемых на Красноярской
железной дороге.
В общем виде годовые эксплуатационные расходы на содержание допол-
нительной емкости путей рассчитываются по формуле:
+=
.задержпу
ЭЭЭ
, (3.13)
.св.кабпуть.пер.стрпу
ЭЭЭЭЭ +++=
, (3.14)
где:
.пер.стр
Э
— эксплуатационные расходы на содержание стрелочных пере-
водов, млн руб.;
путь
Э
— эксплуатационные расходы на содержание дополнительно уло-
женных путей, млн руб.;
.св
.каб
Э,Э
— эксплуатационные расходы, связанные с содержанием ка-
беля и светофоров на станции, млн руб.;
Э
задерж.
— эксплуатационные расходы, связанные с задержками поездов,
млн руб.
75
Эксплуатационные расходы, связанные с дополнительной укладкой путей:
− на содержание стрелочных переводов:
.пер.стр
Э
= n
стр.пер.
∙ е
стр.пер.
, (3.15)
где: е
стр.пер.
— расходная ставка на содержание одного стрелочного перевода,
тыс. руб.;
− на содержание дополнительно уложенных путей:
Э
путь
= l
доп.
∙ е
путь
, (3.16)
где: l
доп.
— дополнительно уложенные пути, км;
е
путь
— расходная ставка на содержание дополнительного объема пути,
тыс. руб./км;
− на содержание кабеля и светофоров:
Э
каб.
= l
каб.
∙ е
каб
, (3.17)
Э
св.
= n
св.
∙ е
св.
, (3.18)
где: е
каб.
— расходная ставка на содержание 1 км кабеля, тыс. руб.;
е
св.
— расходная ставка на содержание одного светофора, тыс. руб.
В проектных организациях при составлении сметной стоимости рекон-
струкции станций годовые эксплуатационные расходы на содержание постоян-
ных устройств принимаются в размере 10 % от капитальных вложений.
Эксплуатационные расходы, связанные с задержками поездов, рассчиты-
ваются по формуле:
Nt
.задержNt.задерж
TЭЭ
=
, (3.19)
где:
Nt
Э
— расходная ставка на 1 поездо-час, руб.;
Nt
.задерж
Т
— задержки поездов, поездо-час.
Расчет поездо-часов простоя методом единичных расходных ставок пред-
ставлен в табл. 3.1.
76
Таблица 3.1
Расчет поездо-часов простоя методом единичных расходных ставок
Измеритель
Единая расходная
ставка, руб.
Величина
измерителя
Расходы по
измерителям, руб.
∑nt, ваг.-час
5,833
75
437,475
∑Mt, лок.-час
504,632
1
504,632
∑Бt, бриг.-час
520,807
1
520,807
∑MS, лок.-км
8,549
1
8,549
Э, кВт-час
0,526
25
13,15
ИТОГО Э
задерж.
1 484,613
Примечание:
∑nt — суммарные вагоно-часы простоя (75 вагонов · 1 час);
∑Mt — суммарные локомотиво-часы простоя (1 локомотив · 1 час);
∑Бt — суммарные бригадо-часы простоя (1 бригада · 1 час);
∑MS — суммарные локомотиво-километры (1 локомотив · 1 километр);
Э — расход электроэнергии (25 кВт · 1 час).
Задержки поездов определяются по уравнению регрессии для продолжитель-
ности задержек на участке при пропуске длинносоставных поездов (формула 3.16).
3.3. ОПТИМИЗАЦИЯ ЭТАПНОСТИ РЕКОНСТРУКТИВНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ
Выбор наилучшего варианта схемы этапной реконструкции участка для
освоения заданного объема работы в течение расчетного периода с определением
оптимальных сроков ввода этапов наиболее рационально осуществлять с использо-
ванием метода динамического программирования [13]. Данный метод обеспечивает
получение варианта реконструктивных мероприятий с минимальной суммой при-
веденных строительных и эксплуатационных расходов и позволяет учесть характер
большинства переменных и имеющиеся ограничения, такие как длина перегонов
между промежуточными станциями, количество станций на участке и т.д.
Как известно, в задачах, решаемых методом динамического программи-
рования, процесс разбивается на шаги. В данной работе шагом целесообразно
считать длительность временного периода один год.
Для выяснения основных тенденций этапности реконструкции ж/д участка,
где предусмотрено обращение длинносоставных грузовых поездов, в качестве
примера взят двухпутный участок Красноярской железной дороги Мариинск —
Боготол. Общая длина участка — 135 км, на участке 7 промежуточных станций.
77
Для определения оптимальной схемы этапности реконструкции станций
участка в течение расчетного периода Т строится график возможных переходов
от одного варианта реконструкции к другому. На рис. 3.1–3.3 представлены
графики в зависимости от соотношения скорости хода грузового поезда и ско-
рости хода пассажирского поезда.
На графике на горизонтальных и наклонных линиях проставляют в соот-
ветствующие годы расчетного периода суммы приведенных затрат, рассчитан-
ные по формуле 3.1.
Наилучшая схема этапности реконструктивных мероприятий с определением
оптимальных сроков ввода этапов устанавливается по графику «время — состоя-
ние» с рассмотрением всех возможных вариантов перехода от одного технического
состояния участка к другому, с использованием принципа оптимальности Беллма-
на. Сущность этого принципа сводится к тому, что каким бы путем система ни
пришла в данное состояние, дальнейшее ее движение должно быть оптимальным.
В рассматриваемой задаче поиск оптимального управления осуществляется
в естественном направлении от начального года расчетного периода к конечному.
С использованием принципа оптимальности Беллмана для всех возмож-
ных вариантов рассчитывается сумма приведенных затрат последовательно для
первого, второго, третьего… и последнего года расчетного периода. Из рис. 3.1,
например, видно, что переход в узел 0–1 (без реконструкции промежуточных
станций участка в 1 году расчетного периода) возможен только из узла 0–0, и
приведенная стоимость перехода составляет 71,7 млн руб.; этот переход (по горизонтали) не соответствует локальному оптимуму. Таким локальным оптимумом является переход в узел 1–1 (приведенные расходы составляют
55,0 млн руб.), обозначен на графике пунктирной линией. Сумма затрат от
начала координат (t = 0) до узла 1–1 также равна 55,0 млн руб. и проставляется
в кружке, соответствующем этому узлу 1–1.
В узел 1–2 можно попасть двумя путями: из узла 1–1 с суммарной затратой 55,0 + 29,4 = 84,4 млн руб. и из узла 0–1 с суммарной затратой
71,7 + 47,0 = 118,7 млн руб. Следовательно, оптимальным является первый путь
(по горизонтали), который обозначен на графике штрихпунктирной линией; в
кружок, соответствующий узлу 1–2, проставляется сумма 84,4 млн руб.
Аналогично просчитываются все узлы последовательно за первый, вто-
рой, третий и т.д. годы вплоть до последнего (7-го) года. Минимальная сумма
приведенных расходов в конце расчетного периода составляет 156,4 млн руб.
Чтобы установить оптимальный вариант схемы этапного развития участка,
надо от узла 4–7 двигаться в направлении к начальному году только по тем лини-
78
ям, которые ранее были отмечены пунктиром, что соответствует минимальным
значениям промежуточных критериев на каждом шаге. Получаемая таким образом оптимальная схема этапного развития рассматриваемого участка отмечена на
графиках жирной линией и требует в течение 1 года произвести реконструктивные мероприятия по удлинению приемоотправочных путей на 4 промежуточных
станциях участка и с этим оснащением работать до конца расчетного периода.
Необходимо подчеркнуть, что любая другая этапность (отличная от оп-
тимальной) не будет иметь меньшую сумму приведенных расходов.
Схему оптимальной этапности можно выбрать при различных перемен-
ных технологии работы участка, например, на участке промежуточная станция
с удлиненными путями, при различных соотношениях скоростей хода грузо-
вых и пассажирских поездов (рис. 3.2, 3.3), колебаниях количества длинносо-
ставных грузовых поездов, пропускаемых по участку, в течение расчетного
периода и т.д.
Достижение основной цели, поставленной в работе, осуществлялось по
определенному алгоритму использования результатов исследований:
− определяются параметры поездопотоков;
− составляется имитационная модель работы участка;
− определяются количество и величина задержек при помощи метода
планирования эксперимента;
− при помощи метода динамического программирования определяется
этапность реконструктивных мероприятий на участке ж/д линии, то есть опре-
деляется, на каких станциях необходимо произвести реконструкцию по удли-
нению путей;
− из заранее приготовленных нескольких вариантов реконструкции выбира-
ется наиболее рациональный на основе многокритериальной оптимизации Парето.
Общие рекомендации по реконструктивным мероприятиям промежуточ-
ных станций участка:
− при сокращении длины перегона, где невозможно выполнить обгон, со
113 км до 61 км задержки уменьшаются на 55 %;
− в первую очередь необходимо удлинять станции, расположенные в се-
редине участка;
− отступление от вышеприведенной рекомендации может быть обуслов-
лено значительными затратами на реконструкцию по местным условиям (здания, искусственные сооружения и т.д.).
79
Схема этапного развития участка в течение расчетного периода при соотношении скоростей 0,6
1 ст.
61 км
2 ст.
39 км
3 ст.
74 км
4 ст.
24 км
5 ст.
96 км
6 ст.
113 км
191,8
161,4
101,7
1 год
2 год
3 год
4 год
5 год
6 год
7 год
55,0
63,7
71,7
105,4
101,7
161,4
191,8
135,6
192,0
241,3
284,1
323,7
357,5
84,4
100,4
123,1
142,8
161,0
176,6
84,9
105,8
125,6
141,5
161,4
174,6
116,8
128,3
138,5
147,4
156,7
164,0
113,9
124,7
134,1
142,3
149,9
156,4
165,1
168,3
171,2
173,7
177,8
179,9
190,6
189,4
188,6
188,1
190,0
189,9
29,4
21,2
53,1
12,2
63,4
88,9
63,9
56,4
49,3
42,8
39,6
33,8
71,3
53,7
45,8
106,5
47,0
54,4
36,8
88,3
74,4
35,5
82,6
66,6
47,4
29,8
133,8
146,2
98,6
81,0
124,1
40,0
26,0
45,1
31,0
20,9
73,6
59,5
45,4
31,3
55,0
63,7
105,4
76,2
53,0
39,0
24,9
10,8
110,7
96,7
82,6
68,5
54,4
40,3
131,8
117,7
103,6
89,5
75,5
61,4
47,3
34,0
22,7
37,4
26,1
19,8
61,2
49,9
38,7
27,4
54,5
43,2
31,9
20,7
9,4
91,6
80,3
69,1
57,8
46,5
35,3
109,0
97,7
86,4
75,2
63,9
52,6
73,4
41,4
71,7
159,3
141,7
28,7
19,7
30,9
21,9
18,9
50,8
41,8
32,8
23,8
44,2
35,2
26,2
17,2
8,2
75,7
66,7
57,7
48,7
39,6
30,6
90,0
81,0
72,0
63,0
54,0
45,0
25,5
18,2
26,3
19,1
16,9
43,6
36,4
29,2
22,0
36,4
29,2
22,0
14,8
7,6
74,6
57,2
50,0
42,8
35,5
28,3
76,5
69,3
62,1
54,9
47,7
40,4
21,4
15,6
21,7
15,9
13,2
36,1
30,3
24,6
18,8
29,6
23,8
18,0
12,3
6,5
53,1
47,3
41,5
35,8
30,0
24,2
63,0
57,3
51,5
45,7
40,0
34,2
35,9
33,2
28,4
Рис. 3.1. Схема этапного развития участка в течение расчетного периода при соотношении скоростей 0,6
80
Схема этапного развития участка в течение расчетного периода при соотношении скоростей 0,7
189,4
159,0
101,0
1 год
2 год
3 год
4 год
5 год
6 год
7 год
53,5
64,6
68,4
104,0
101,0
159,0
189,4
129,5
183,4
230,5
341,7
81,6
106,4
128,1
146,9
164,3
179,2
83,0
99,2
121,0
135,7
148,1
158,4
116,1
127,0
136,6
145,1
153,9
160,8
112,6
122,9
131,9
139,7
146,9
153,1
162,3
165,2
167,9
170,2
174,0
175,8
187,5
186,0
185,0
184,3
185,9
185,6
28,1
20,4
51,5
11,6
61,3
86,5
61,1
53,9
47,1
40,9
37,9
32,4
68,9
61,3
43,7
104,1
45,7
53,6
36,0
86,7
69,1
33,9
82,0
64,4
46,8
29,2
131,7
114,1
96,5
78,9
121,7
38,9
24,8
44,3
30,3
19,2
72,1
58,1
44,0
29,9
53,5
64,6
104,0
66,7
52,6
38,5
24,4
10,3
109,0
94,9
80,8
66,7
52,6
38,6
129,7
115,6
101,5
87,4
73,4
59,3
45,2
32,9
21,7
36,7
25,4
16,8
60,0
48,7
37,4
26,2
54,1
42,8
31,5
20,3
9,0
90,0
78,8
67,5
56,2
45,0
33,7
107,2
95,9
84,6
73,4
62,1
50,8
73,4
39,6
68,4
156,9
139,3
27,9
18,8
30,3
21,3
14,7
49,7
40,7
31,7
22,7
43,8
34,8
25,8
16,8
7,8
74,3
65,3
56,3
47,3
38,3
29,3
88,4
79,4
70,4
61,4
52,4
43,4
24,6
17,4
25,8
18,6
12,4
42,7
35,4
28,2
21,0
36,1
28,9
21,7
14,4
7,2
63,2
55,9
48,7
41,5
34,3
27,1
75,1
67,8
60,6
53,4
46,2
39,0
20,7
14,9
21,3
15,5
10,3
35,3
29,5
23,7
18,0
29,3
23,5
17,7
12,0
6,2
52,0
46,2
40,5
34,7
28,9
23,2
61,8
56,0
50,2
44,5
38,7
32,9
34,4
31,8
27,2
271,4
309,3
1 ст.
61 км
2 ст.
39 км
3 ст.
74 км
4 ст.
24 км
5 ст.
96 км
6 ст.
113 км
Рис. 3.2. Схема этапного развития участка в течение расчетного периода при соотношении скоростей 0,7
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]