Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и образования.

Труды Всероссийской научной конференции. В 6 т. Том 6. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2008. – С. 162-165

В.В. Анисимов, В.А. Долгов

 

ОСОБЕННОСТИ РАЗРАБОТКИ ПЛАНА МЕРОПРИЯТИЙ ПО УСТАНОВЛЕНИЮ РАЦИОНАЛЬНОГО УРОВНЯ ДОПУСКАЕМЫХ СКОРОСТЕЙ

 

Приведены основные направления в области установления рационального уровня допускаемых скоростей. Дана содержательная постановка задачи. Рассмотрены критерии оценки, ограничения и особенности формирования планов переустройства железнодорожных участков в целях повышения экономической эффективности перевозок.

 

Задача разработки планов реконструкции и модернизации железнодорожных линий является одной из центральных в области проектирования и содержания железных дорог. При этом, как правило, выделяют две разновидности этой задачи: стратегическое развитие линий и установление рационального уровня допускаемых скоростей.

Стратегическое развитие связано с необходимостью освоения возрастающего объема перевозок за счет проведения глобальных (т.е. затрагивающих всю линию или ее значительную часть) капиталоемких мероприятий (например, строительство вторых путей, электрификация линий, замена локомотивов на более совершенные и т.д.). План стратегического развития разрабатывается на значительную перспективу – от 10 до 20 лет.

Установление рационального уровня допускаемых скоростей зависит от преследуемых целей. Это может быть сокращение времени хода поездов, сокращение эксплуатационных расходов на передвижение поездов, поддержание требуемого уровня пропускной и/или провозной способности и т.д.

Рациональный уровень достигается, как правило, за счет реализации плана мероприятий локального характера (проведения ремонтов пути, переустройства, реконструкции или модернизации отдельных сооружений и устройств). Такой план разрабатывается на ближайшую перспективу – от 1 года до 3-5 лет и требует значительно меньших капитальных вложений по сравнению с глобальными (стратегическими) мероприятиями.

Очевидно, что принятый к реализации план мероприятий должен быть выбран из множества допустимых планов, которые в свою очередь являются подмножеством возможных. Под возможным понимается план, в который входит хотя бы одно мероприятие. Количество таких планов равно 2n - 1, где n – количество мероприятий (т.е. любое мероприятие может быть включено или не включено план). Допустимый план – это возможный план, удовлетворяющий учитываемым ограничениям. Принимаемый к реализации план выбирается в результате сравнения допустимых по заданному критерию оптимальности.

В рыночных условиях основным критерием установления рационального уровня допускаемых скоростей, как правило, выступает экономическая эффективность перевозок. Т.о. допустимые планы мероприятий в целях выбора наилучшего должны сравниваться между собой по таким показателям, как интегральный эффект, индекс рентабельности инвестиций, срок окупаемости и т.п.

Одним из основных способов повышения экономической эффективности перевозок является сокращение эксплуатационных расходов на передвижение поездов. Его можно достичь за счет:

- увеличения уровня допускаемых скоростей (например, за счет устранения локальных ограничений скорости, замены или модернизации подвижного состава);

- уменьшение уровня допускаемых скоростей (в определенных случаях директивное снижение допускаемой скорости приводит к более плавному и экономичному движению поездов) [1];

- сокращение пути следования поездов (например, спрямление трассы);

- увеличение пути следования поездов (например, строительство обхода «проблемного» участка трассы);

- организация движения с оптимальными режимами вождения поездов;

- увеличение массы поездов в целях сокращения эксплуатационных расходов на единицу перевозимых грузов.

Как было отмечено выше, принимаемый к реализации план должен выбираться из допустимых, т.е. удовлетворяющих различного рода ограничениям. Ограничения, учитываемые в задаче установления рационального уровня допускаемых скоростей, имеют различную природу и могут накладываться как на отдельные характеристики плана в целом, так и на возможность включения или не включения в него отдельных мероприятий. К наиболее существенным ограничениям задачи следует отнести следующие:

- обеспечение безопасности и плавности движения, комфортабельности езды пассажиров, что ограничивает максимально возможный уровень допускаемой скорости;

- обеспечение требуемого уровня пропускной и провозной способности, что ограничивает минимально возможный уровень допускаемой скорости;

- обеспечение ограничений, связанных с пропуском отдельных категорий поездов (например, для грузовых поездов повышенной массы ограничениями являются недопущение перегрева двигателей, прохода значительных отрезков пути со скоростями ниже расчетно-минимальной, больших продольных усилий на автосцепках и т.д.);

- не превышение установленного объема капитальных вложений, выделяемых на проведение плана мероприятий;

- выполнение плана или его отдельных мероприятий в строго определенные сроки;

- учет зависимостей между мероприятиями, включаемых в план [2].

Последний вид ограничений связан с обязательностью включения в план группы мероприятий, если в него включено хотя бы одно из них и, наоборот, с невозможностью одновременного включения в план альтернативных между собой мероприятий. Примером обязательного совместного выполнения мероприятий может служить укладка бесстыкового пути, требующая увеличения радиусов кривых, как минимум, до 600 м или необходимость удлинения приемо-отправочных путей на станциях при увеличении массы грузовых поездов. В качестве примера альтернативности можно рассматривать увеличение радиуса кривой с 400 м до 600, 800 или 1000 м, различные варианты реконструкции искусственного сооружения, «лечения» проблемного участка земполотна и т.п.

К другому типу зависимостей между мероприятиями относятся технологические и ресурсные связи. Эти связи оказывают непосредственное влияние на порядок выполнения мероприятий, включенных в план и, в конечном итоге, на сроки выполнения, как отдельных мероприятий, так и всего плана в целом.

Часть из рассмотренных ограничений может быть учтена на предварительном этапе проработки мероприятий. Например, заранее можно определить максимально возможный по безопасности уровень допускаемых скоростей до и после проведения мероприятий, на лимитирующих пропускную способность перегонах - минимально возможный уровень допускаемых скоростей (набор мероприятий), выделить мероприятия, выполнение которых экономически неэффективно (с большими сроками окупаемости) и, соответственно, исключить их из дальнейшего рассмотрения.

Оставшаяся часть ограничений должна учитываться непосредственно в ходе процедуры генерации и сравнении между собой допустимых планов.

Учитывая вышеизложенное, задачу определения рационального уровня допускаемых скоростей содержательно можно сформулировать следующим образом: определить такой уровень допускаемых скоростей, который обеспечит безопасность движения поездов, а также требуемую пропускную и провозную способность, при минимальных затратах на их передвижение. Определение рационального уровня связано с формированием допустимого плана выполнения мероприятий, включающего в себя только те их них, которые обеспечат соблюдение установленных ограничений и максимальную экономическую эффективность перевозок после их выполнения.

Помимо отмеченных ограничений, при разработке плана мероприятий и оценке его экономической эффективности следует учитывать также ряд характерных для задачи особенностей.

1. Разнородность поездопотока. Для каждой категории поездов (групп поездов, отличающихся маркой локомотива, длиной, массой и т.д.) характерна отличная от других эпюра допускаемых скоростей как до, так и после выполнения единого плана мероприятий. Такая ситуация имеет место даже при одних и тех же параметрах трассы, конструкции и состоянии отдельных сооружений и устройств пути. Более того, выполнение отдельного мероприятия приводит к различному влиянию на уровень допускаемой скорости для разных категорий поездов (например, в результате выполнение одного мероприятия допускаемая скорость для пассажирских поездов может повыситься на 40 км/ч, а для грузовых только на 20 км/ч). В связи с этим при расчете показателей движения поездов (время хода, скорости, эксплуатационные расходы и т.д.), а, следовательно, и общей экономической эффективности проведения плана мероприятий должна учитываться разнородность поездопотока. Из этого следует, что в конечном итоге должен быть определен не единый для всех поездов рациональный уровень допускаемых скоростей, а несколько (т.е. для каждой категории отдельно).

2. С точки зрения организации и управления движением поездов одной категории и одного направления стремятся к обеспечению параллельности ниток графика. В связи с этим в график закладывают времена хода округленные в большую сторону по сравнению с полученными по тяговым расчетам. Из этого следует, что при определении экономической эффективности перевозок не всегда следует опираться на показатели, получаемые по тяговым расчетам, выполняемым исходя из максимального использования силы тяги. Для определения показателей движения, наиболее приближенных к «реальным», необходимо выполнять тяговый расчет, устанавливающий оптимальные режимы вождения поездов. При этом в качестве исходных перегонных времен хода (закладываемых в нитки графика) необходимо брать времена, полученные с помощью классического тягового расчета и округленные до минуты в большую сторону.

3. Выполнение одного мероприятия может влиять на показатели движения поездов сразу по нескольким путям (например, «лечение» земполотна на двухпутной участке приведет к увеличению допускаемой скорости как на четном, так и на нечетном путях).

4. Экономический эффект от выполнения отдельного мероприятия может зависеть от того, выполнено или нет другое мероприятие. Если на участке имеются два близко расположенных ограничения скорости, то, как правило, параметры движения по одному из них оказывают влияние на параметры движения по другому. В этом случае сумма эффектов от выполнения мероприятия по устранению только первого ограничения Э1 и только второго Э2 не равна эффекту от выполнения обоих мероприятий вместе Э121 + Э2 Э12).

5. Определение времени хода и скорости движения поездов в зависимости от уровня допускаемой скорости и, далее, пропускной способности и эксплуатационных расходов на их передвижение возможно лишь с помощью алгоритмических процедур. Т.о. проверка заданных ограничений для определения допустимости планов и сравнение их экономической эффективности между собой представляется ресурсоемкой задачей.

Для определения оптимального плана мероприятий в целях установления рациональных уровней допускаемых скоростей движения по категориям поездов необходима разработка методики и соответствующего программного обеспечения. Очевидно, что обыкновенный перебор и сравнение между собой вариантов плана мероприятий даже с помощью современной компьютерной техники невозможен. Решение этой задачи возможно лишь на основе методики прямого формирования искомого оптимального плана мероприятий со своевременным отсеиванием недопустимых и неконкурентоспособных вариантов.

 

Список литературы

 

1. Анисимов В.В., Долгов В.А. К вопросу об установлении рационального уровня допускаемых скоростей // Развитие инфраструктуры транспорта и технологий перевозочного процесса в современных условиях: Труды международной научно-практической конференции. – Хабаровск: ДВГУПС, 2007. – С. 136-141.

2. Анисимов В.А., Анисимов В.В. Постановка общей детерминированной задачи модернизации и переустройства железнодорожного направления// Информационные технологии на железнодорожном транспорте: Материалы научно-практической конференции. – Хабаровск: ДВГУПС, 1998. – С. 52-57.