автореферат диссертации по строительству, 05.23.13, диссертация на тему:Исследование влияния строительного транспорта на организацию и технологию работ при сооружении железных дорог

МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РФ ЛТГОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ ^ ( МИИТ )

На правах рукописи ФОМИНА НАДЕЖДА БОРИСОВНА

УДК 625.17:625.111:656.2.022.8(043.3)

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО ТРАНСПОРТА НА ОРГАНИЗАЦИЮ И ТЕХНОЛОГИЮ РАБОТ ПРИ СООРУЖЕНИИ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

05.23.13 - Строительство железных дорог

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва -

1 997

Работа выполнена в Московском государственном университете путей сообщения (МИИТ).

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор С.П.Першин

Научный консультант - кандидат технических наук,

доцент А.Ф.Акуратов

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор А.В.Гавриленков кандидат технических наук доцент А.К.Кйльчевский

Ведущее предприиятие - институт Гипротранспуть

Защита состоится ^ ^^ 1997г. в 4& час

на заседании диссертациионного совета Д 114.05.03 при Московском государственном университете путей сообщения по адресу: 101475, ГСП, г.Москва, А-55, ул. Образцова, 15, ауд.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан Хо " М^п"^"]/^^ 1997 г.

Отзыв на реферат, заверенный печатью, просим направить по адресу университета.

Ученый секретарь диссертационного совета

Д 114.05.03, профессор З.В.Воробьев

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В связи с ликвидацией Министерства транспортного строительства часть его подразделений объединилась в корпорацию " Трансстрой " , но практически с полной независимостью действий , а часть подразделений выделилась в самостоятельные фирмы .

В условиях рыночной экономики и самостоятельности строительных подразделений задача поиска новых резервов успешного функционирования с целью получения максимальных доходов становится еще более актуальной . Оптимизация транспортных процессов является важным резервом в достижении этой задачи , т.к. выбор оптимальной транспортной схемы, определение количества и типов транспортных средств, их рациональное распределение по видам и этапам работ с учетом постоянно меняющейся производственной ситуации при строительстве линейно протяженных объектов позволит повысить рентабельность работ и сократить сроки и стоимость строительства , а также оптимизировать парк транспортных средств .

Целью исследования является разработка научно-методической основы автоматизированной системы определения потребностей в транспортных средствах и их рационального распределения по видам работ и объектам строительства с учетом реальных потребностей строительных подразделений и местных условий строительства.

Методы исследования. В качестве методической основы исследований использованы системный анализ', методы математической

статистики и теории вероятности, аналитическое и имитационное моделирование, численные методы, теория организации строительного производства.

Научная новизна работы заключается в том . что впервые создана модельная основа организации транспортного процесса,позволяющая повысить эффективность строительства за счет комплексного рассмотрения прогрессивных методов организации работ •, строительного и перевозочного процессов, условий строительства и возможностей строительных организаций .

Практическая значимость диссертации состоит в том, что разработанный в ней модельный аппарат доведен до уровня практических методик расчета и рекомендаций и представляет интерес для проектных, путейских и строительных организаций.

Реализация работы . Результаты исследований одобрены и частично использованы следующими организациями :

- Корпорацией Трансстрой ( Главн . научно-технич . управление МТС ) ;

- Институтом Мосгипротранс ;

- Московской железной дорогой .

Апробация работы . Основные результаты исследований докладывались на научно-технической конференции МИИТа и на заседаниях кафедры " Строительное производство ". По материалам диссертации опубликовано 5 работ .

Структура и объем работы . Диссертация состоит из введения, 4 глав , общих выводов , списка литературы , приложений . Работа изложена на 175 страницах машинописного текста , содержит 40 рисунков и 18 таблиц . Библиография включает 80 наименования .

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение . Обоснована актуальность темы диссертации и дана общая характеристика работы .

В первой главе дан обзор научных исследований в области организации основных комплексов работ при строительстве железнодорожных линий . Вопросы организаций и технологии строительства освещены в работах Жинкина Г.Н. .Першина С.П., Спиридонова Э. С., Луцкого С.Я., Переселенкова Г.С., Иванова М.И. и др. Проведен анализ проектных и фактических материалов по организации строительства новых железнодорожных линий , что выявило отсутствие системного подхода к решению транспортной проблемы при железнодорожном строительстве , в частности к определению потребности в транспортных средствах и их распределению по объектам строительства и видам работ . Исследование организации работы транспорта велось в последнее время с помощью имитационного моделирования . Разработкой таких моделей занимались такие ученые как Першин С.П Шеханова P.M. . Волков В.А. , Левицкая О.Л., Инкин Н.И. . Акура-тов А. Ф., Тарасова E.h., Сай В.М., Шепитько Т. В. и др . Однако эти модели в основном разработаны для отдельных видов работ : отсыпки земляного полотна , сборочно-укладочного комплекса, бал-ластировочного комплекса, каждая из которых учитывала специфику их проведения . Таким образом можно сделать вывод об отсутствии единой транспортной модели , позволяющей имитировать транспортный процесс комплексно . с учетом взаимосвязей и взаимного влияния отдельных его составляющих.

На основании "Расчетных нормативов для составления проектов организации строительства и проектов производства работ" прове-

ден анализ соотношения массы строительных материалов и изделий, необходимых для строительства 1 км главного пути в зависимости от категории трудоемкости строительства .Выявлено, что "главными" составляющими более 80 % от общей массы (без учета земляного полотна ) являются материалы верхнего строения пути, среди которых около 90 % приходится на балластные. Определено общее потребное число единиц подвижного состава на 1 км (табл.1), среди которого специализированный подвижной состав составляет 60-70 % (табл.2). В связи с этим в дальнейшем особое внимание будет уделено специализированному подвижному составу при сооружении верхнего строения пути.

Таблица 1.

Нормативные потребности в подвижном составе на 1 км строительной длины главного пути

Наименование грузов 1 Вид подв. состава Количество транспортных единиц Кз=1

Категория трудоемкости

1 1 ■ 1 | П | Ш 1 1У 1 1 1

1 2 1 1 1 3| 4 | 5 | 6 1 1 1

1 Группа А 1) Баласт а)песчано-грав. спец. 1 1 1 1 1 1 1 1 1 55 | 55 | 55 | 55

Продолжение табл.1

1 1 1 1 2 1 1 3 4 5 6

б)щебеночный | 1 спец. | 52 52 52 52

2) Камень бутовый! не спец. | 5 4 5 7

3) Песок I не спец. | 5 7 9 12

4) Щебень-грав. | не спец. | 7 9 12 15

Всего по группе А | спец. | 107 107 107 . 107

не спец. | 1 15 20 26 34

2 Группа В 1 1 1

1) Рельсов.звенья 1 спец. | 14 14 14 14

2)Остальные грузы 1 не спец. | 1 7 8 9 И

3 Группа С 1 1 1

Всего I не спец. | 31 39 40 43

Общее количество | спец. | 121 121 121 121

транспортных единиц| 1 не спец. | р 53 I 67 р 75 88

Группа А - сыпучие грузы (входящие в 90 %) Группа В - грузы, не требующие тары (входящие в 90 %) Группа С - грузы, не входящие в 90 % от общей массы перевозимых строительных материалов Кз - коэффициент загрузки подвижного состава.

Таблица 2

Процентное соотношение видов проектируемого , подвижного состава

Вид подвижного состава Процентное соотношение

Категория трудоемкости

1 1 1 п 1 1 1 ш 1 1 | п

специализированный подвиж- 1 1 1 1

ной состав 69,5 1 64,4 1 61.7 | 57,9

не специализированный под- 1 1

вижной состав 30,5 1 35,6 1 38.3 | 42. 1

Всего 100 I 100 | I 100 | | | 100

Анализ научно-технической литературы и накопленный опыт строительства железных дорог показывает, что для решения транспортных задач, возникающих при железнодорожном строительстве ,и, в частности для определения потребностей в транспортных средствах и их распределения по объектам строительства и видам работ, необходим вычислительный аппарат системного анализа и соответствующее информационное обеспечение , способные учитывать совокупность транспортного процесса ,организации работ , технологии работ .отразить многообразие возможных состояний и сформулировать рекомендации по использованию транспортных средств .

Во второй главе рассматриваются вопросы моделирования транспортного процесса при строительстве новой железнодорожной линии. Модель позволяет имитировать реальный транспортный процесс, состоящий из отдельных подпроцессов с учетом взаимосвязи работы транспорта не только внутри отдельных комплексов работ,но и производить увязку этих комплексов, ' имеющих свою специфику и взаимное влияние друг на друга . Условием действенности предлагаемой модели является точность исходных данных и , в первую очередь , точность временных характеристик . Поэтому особое внимание в работе было уделено разработке модели определения времени оборота состава с максимально возможным учетом особенностей транспортного и строительного процессов .

Кроме этого предложенная модель позволяет учитывать ограничения , связанные с : - ожиданием светлого времени суток или начала рабочей смены ; - нарушением очередности прихода рабочих поездов на станцию примыкания ; - наличием фронта работ для всех составов перед выходом на перегон ; - освобождением перегона для обратного хода от мест работ на станцию примыкания ; - возможностью для нескольких рабочих поездов принимать различное число вагонов и менять их в процессе расчетов .

По предложенной модели в главе систематизированы и проана-

1Н/>_ перегон/}* ^ сг/1н<-шРЛ—, лизированы различные варианты организации путевых работ '1', количество которых может быть более 30 . Разработан граф формирования вариантов путевых работ ( рис.1). В качестве вариантов сооружения верхнего строения пути рассмотрены различные схемы выполнения работ с варьированием последовательности укладочных и

балластировочных работ на главном и станционных путях, числом строительных подразделений ,типом балластировки, видом транспортных средств соответственно при постоянной и временной эксплуатации .

Рис. 1. Граф формирования вариантов путевых работ.

В основу разработанной в рассматриваемой главе методики определения потребности в транспортных средствах при строительстве новых железнодорожных линий положено определение удельного времени выполнения отдельных видов работ, зависящего от характера и принятой очередности технологических процессов , от местных условий , типа применяемых машин и ряда других факторов . Предлагаемая методика позволяет определять удельное время работ комплексно, с

Варианты эксплуатации

Варианты балластировк

Варианты укладки пути

учетом влияния различных видов работ друг на друга. Один из способов определения удельного времени - через определение времени оборота рабочих поездов.В общем виде время цикла рабочего поезда можно определить суммированием времени оборота состава от станции примыкания до места пргрузки и обратно и времени оборота состава от станции примыкания до места работ и обратно с учетом производства работ. Укрупненная блок схема алгоритма определения времени оборота состава приведена на рис. 2.

Разработанные научно-методические основы автоматизированной системы определения потребностей в транспортных средствах дают возможность выявлять оптимальные варианты организации работ, рационально распределять транспортные средства по объектам строительства и видам работ , определять потребное число транспортных единиц , устанавливать срок строительства при имеющихся ограничениях на подвижной состав . При этом учитываются местные условия строительства, возможности строительных организаций и взаимное влияние различных параметров транспортного и строительного процессов .

Третья глава посвящена исследованию возможностей предложенной методики , проведению расчетов и анализу полученных результатов.

Разработанная автоматизированная система определения потребностей в транспортных средствах включает в себя подсистему формирования организационных схем сооружения верхнего строения пути с учетом транспортного процесса . При проведении массовых расчетов по предложенной методике исследовалось влияние различных параметров системы на потребности в транспортных средствах и

Рис. 2. Укрупненная блок-схема алгоритма определения вреыенп оборота состава /ОВОС/

сроки производства работ .

В работе исследован вопрос изменения общих сроков работ и удельного времени производства работ в зависимости от числа сцепов в укладочном поезде , П сц.у . Так с увеличением числа сцепов в составе укладочного поезда при выполнении тяговых ограничений уменьшается как удельное время , так и общий срок производства работ . Уравнение , характеризующее зависимость числа сцепов укладчика и удельного времени производства работ носит гиперболический характер и записывается следующим образом :

Зависимость общего срока выполнения работ от числа сцепов укладчика описывается уравнением :

В работе проведены также расчеты при различном числе сцепов в составе укладочного поезда и различном количестве вагонов для производства балластировки песком и щебнем . Рассматривались многочисленные варианты распределения транспортных единиц для балластировки на первый и второй слой .Получены уравнения,характеризующие эти зависимости ( табл. 3 ). Общий вид уравнений имеет

вид :

где

общее число транспортных единиц

Таблица 3

Общий срок окончания работ при различном числе транспортных единиц

1 число сцепов в | свободный 1 I коэффициент при

укладочн.поезде | 1 член 1 аргументе 1

1 6 1 17,19 1 I 6043,02

8 1 17,28 I 4324,6

10 | | 17,41 I 2946,7

На основании приведенных формул и графика ( рис.3 ) видно, что с увеличением числа транспортных единиц сроки работ сокращаются. Однако .значительное сокращение времени производства работ происходит лишь до определенного числа транспортных единиц . Далее наступает так называемое " насыщение " подвижным составом и последующее увеличение числа вагонов не приводит к существенному сокращению сроков работ . Это объясняется влиянием многочисленных факторов . такимх как производительность погрузочно-разгру-зочных работ, увязка движения составов на перегонах и станциях, темп производства работ , организация работ и др.

На сроки производства работ оказывает существенное влияние не только общее число транспортных единиц .но и их распределение по видам работ . Модель позволяет выявить оптимальное соотношение единиц ,при котором время окончания работ является минималь-

Число транспортных единиц , шт.

Рис. 3. . Влияние числа транспортных единиц на сроки работ: 1- при 6 сцепах в укладочном поезде ; 2 - при 8 сцепах ; 3 - при 10 сцепах .

>

/

( \ у

\ ч

О 10 го 30 40 50 60 70

Число транспортных единиц для балластировки песком , шт.

70 60 50 40 30 20 10

Число трансп. единиц для балластировки щебнем, шт.

Рис. 4. Распределение транспортных средств по видам работ.

А

ным и в отдельных случаях, как например при балластировочных работах, позволяет сократить срок выполнения работ в 2 раза (рис.4)

Существенное влияние на организацию и технологию производства строительно-путевых работ, на потребности в транспортных средствах оказывают природно-климатические факторы . Так .перерывы в балластировке песком в средней полосе России из-за неблагоприятных природных условий могут достигать 3-4 месяцев , а перерывы в отсыпке балластных материалов и укладке звеньев рель-со-шпальной решетки на земляное полотно из связных грунтов в периоды межсезонья составляют 0,5-1,5 месяца , что приводит к значительным временным потерям. Поэтому при формировании расписания строительно-монтажных работ предлагается использовать созданный аппарат автоматизированного проектирования , который позволяет производить корректировку срока окончания работ и потребности в транспортных средствах с учетом неблагоприятных погодных условий .

В результате анализа результатов расчетов , выполненных по предлагаемой методике , получено уравнение , характеризующее зависимость срока окончания работ от продолжительности холодного периода .

где А - продолжительность холодного периода .

С увеличением продолжительности холодного периода возрастают сроки окончания работ (рис.5) . В работе проведены расчеты и определены потребности в транспортных средствах необходимые для ликвидации разницы во времени окончания работ , связанной с уве-

Оно имеет вид :

14 12 10 а

Увеличение сроков работ, иес.

6 4 2 0

1234567 89

Продолжительность холодного периода , ыэс.

Рис. 5. Увеличение сроков работ с увеличением холодного периода.

4 >

/

* / >

/

/ ?

Ч'ЛСПО вогонов , шт.

1

/

< /

0123456789 10 11 12

Увеличение срокоз рг5от в згсисимоста от продолжительности холодного период? , мес.

Рис. 6. Потребности в транспортных единицах для ликвидации разницы сроках выполнения работ.

личением холодного периода ( рис.6 ). Потребности в транспортных средствах в зависимости от разницы в сроках выполнения работ можно описать уравнением :

Д4г ^//6,855-

где дТи.р. - разница в сроках окончания работ, мес .;

Л^г. - потребное число вагонов , шт.

Известно . что дальность транспортировки строительных грузов оказывает определяющее влияние на удельное время выполнения работ , а следовательно и на количество транспортных средств. Связь между дальностью транспортирования и сроком окончания работ может быть выражена следующими зависимостями :

Т0,р ч/(0,05&0+00001Ы-гП)

- удельное время укладчика , мес/км ;

- дальность транспортировки укладчика , км .

Та* 0,093 +0,00015-1,4« Т«Р - 1/(0,057^0,00015 V)

- удельное время балластировки песком ,мес/км;

где

г;

Ь-п

где

1лр.п ~ дальность транспортировки песка , км .

т„г = 1/(о,056 9 + 0,000м-и**)

где - удельное время балластировки щебнем ,мес/км;

¿¡р.ч- - дальность транспортировки щебня , км.

Наибольшее влияние на сроки работ оказывают работы укладочного комплекса ,т. к. именно он является лидирующим в формировании общего срока выполнения работ по сооружению верхнего строения пути . Так при изменении дальности транспортировки рельсовых звеньев от 100 до 1000 км общий срок окончания работ увеличился на 2.1 месяца, с увеличением дальности возки песка в том же диапазоне срок работ вырос на 1,6 месяца, а щебня - на 1.2 месяца. Отсюда возникает вопрос о рациональном размещении опорных баз и раздельных пунктов, который может быть также решен с помощью предлагаемой модели. Разработанная методика позволяет на основе проработки , анализа и сравнения различных вариантов определять оптимальный порядок строительства раздельных пунктов .место их расположения,приводящее как к сокращению сроков работ , так и уменьшению потребностей в транспортных средствах .

При проведении расчетов исследовалось также влияние изменения дальности транспортировки строительных материалов при постоянных и расчетных скоростях движения по новостройке на общий срок производства работ.Получены уравнения,характеризующие эти зависимости.

В четвертой главе рассматривается возможность использования разработанной методики и программы не только при определении

потребностей в транспортных средствах.необходимых для доставки рельсовых звеньев и балластных материалов при сооружении верхнего строения пути , но и при определении потребностей в транспортных средствах для различных строительных объектов . в том числе промышленных предприятий и площадочных объектов с учетом их разрозненности.

С этой целью . а также для проверки адекватности предлагаемой модели были выполнены исследования на примере годовой программы работ треста Мострансстроя. Проанализировав места расположения объектов, включенных в годовую программу треста , их объемы работ можно сделать вывод о том , что большинство объектов "мелкие" и расположены на большой территории. Основной объем работ приходится на путевые работы. Все остальные потребители сыпучих материалов,не считая заводы железобетонных конструкций и бетоносмесительные узлы , характеризуются мелкими объемами работ - меньше или равными 5 тыс.м.

Время цикла рабочего поезда подвержено воздействию многих объективных и субъективных факторов и может значительно меняться на данном маршруте в зависимости от способов организации движения и ряда других параметров. В общем виде продолжительность оборота состава определяется как сумма времени нахождения состава под погрузкой, времени нахождения состава под выгрузкой и времени нахождения в пути.

Исследовалась возможность использования законов и параметров составляющих цикла поезда , а также формул определения скоростей движения рабочих поездов , установленных Саем В.М. и рекомендуемых для использования в качестве среднесетевых характеристик. Сравнения результатов расчетов, полученных по формулам

Сая В. М. и после обработки графиков движения рабочих поездов треста показали большую их сходимость . что указывает на правомочность их применения в расчетах.

Проведены расчеты и определены потребности в транспортных средствах для выполнения годовой программы треста. Использование программы позволяет также определить возможные резервы сокращения потребного числа транспортных единиц и определить их численное значение. Так для треста Мострансстрой расчеты показали . что уменьшение среднего времени выгрузки состава на одни сутки за счет сокращения различных простоев позволит выполнить годовую программу перевозок 225 вагонами вместо 248. Доведение скоростей движения поездов в пределах Московского узла до скоростей движения на маршрутах такой же протяженности, но в других регионах страны, условно названных среднесетевыми, позволило бы тресту выполнить программу работ меньшим числом транспортных единиц, 227 вместо 248. Одновременное уменьшение времени выгрузки составов и увеличение скоростей движения рабочих поездов позволило бы тресту сократить потребность в транспортных средствах примерно на 40 вагонов.

Анализ практических результатов показал высокую адекватность разработанной модели с реальными процессами.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1.Анализ результатов научных исследований в области проектирования организации строительного транспорта показал , что все существующие до настоящего времени методики определения потребности в специализированном железнодорожном транспорте носят огра

ниченный характер и недостаточно учитывают особенности технологии и организации всего комплекса работ , что приводит к ошибкам при определении потребности в транспортных средствах .

2.Рациональное планирование организации строительного транспорта возможно лишь при создании системы автоматизированного проектирования организации работ на базе системного подхода и имитационного моделирования траспортного процесса , учитывающего особенности технологии и организации всех комплексов работ , особенности региона строительства и возможности строительных организаций .

3.Автором разработана и функционирует система организации строительства новой линии , основой которой является разработанная на кафедре " Строительное производство " МГУ ПС (МИИТа) система автоматизированного проектирования календарного графика работ .

Она учитывает следующие особенности :

-порядок укладки и балластировки главного и станционных путей ;

-особенности технологии и организации всех комплексов работ

-необходимость возведения верхней части земляного полотна из дренирующих грунтов и возможность использования для этих нужд строящегося пути и специализированного транспорта и др.;

-имеет достаточное количество управляемых и неуправляемых переменных , возможность превращения управляемых переменных в ограничения и возможность изменения числа комплексов работ , что позволяет проектировать варианты строительства в зависимости от поставленных целей , условий строительства и возможностей строительных организаций , со сдачей пути как в постоянную , так и во временную эксплуатацию , вести строительство раздельных пунктов

сразу в полном объеме и частично . обеспечивая лишь нужды строительных организаций', изменять очередность и объединять различные комплексы работ , проектировать варианты строительства исходя из заданного срока или определяя его , исходя из возможности строительных организаций .

4. В диссертации разработана подсистема транспортного процесса , имитирующая работу укладочного , землевозного и балластных поездов . учитывающая время и очередность прибытия рабочих поездов на последний раздельный пункт , светлое время суток и время рабочей смены , порядок укладки главного и станционных путей , занятость перегонов и головного участка работ . технологию и организацию производства работ и связанные с ними транспортные потери , а также влияние случайных факторов.

5. Надежность функционирования системы была проверена в результате проведенных многочисленных расчетов , выполненных как автором работы , так и доц.Акуратовым А.Ф. и Симоновым К.В. при проведении деловых игр и в дипломном проектировании .

В результате расчетов по предложенной методике было установлено :

- потребность в подвижном составе ,' определяемая по предлагаемой методике , как правило , выше аналогичных значений , определяемых по ранее существующим методикам примерно на 20% ;

- обосновано необходимое число транспортных средств для выполнения годовой программы треста Мострансстрой ;

- срок работ уменьшается при увеличении количества -специализированного подвижного состава лишь до определенного момента в зависимости от условий строительства , после чего увеличение числа единиц подвижного состава практически не приводит к сокращению сроков строительства ;

- в случае ограничения общего числа транспортных средств система позволяет осуществить наиболее рациональное распределение их по видам работ ;

- увеличение продолжительность сезонных потерь времени приводит к увеличению сроков строительства и эта связь носит гиперболический характер .

6. Предложенная автором методика позволяет определять потребность в специализированном железнодорожном составе для любых условий строительства.

Основные положения диссертации опубликованы в работах ':

1. Турбанов Д.П., Акуратов А.Ф., Симонов К.В., Фомина Н.Б.

К распределению специализированного подвижного состава при строительстве железных дорог ./Трансп. стр-во.-1989.- N 7.-С.8-10.

2. Фомина Н.Б. Приближенный способ определения стоимости новых линий ../Трансп. стр-во.-1989. - N 7.-С. 10.

3. Фомина Н.Б. Влияние себестоимости земляных работ на сметную стоимость строительства железных дорог .//Межвуз. сб. науч. тр. /НИИТ.-1990. Вып.830: Вопросы строительства , автомати-

•зации и проектирования объектов железнодорожного строительства. -Зс.

4. Акуратов А.Ф., Симонов К.В., Фомина Н.Б. Научные основы методики распределения транспортных средств при строительстве новых железных дорог/МИИТ.- М.; 1991.-40 с. Деп. в ВПТИтрансстрой N 389тс- Д91.

5. Фомина Н.Б.Определение потребности в транспорте с помощью автоматизированной системы новых линий.// Межвуз. сб. на-учн. тр./МИИТ.-1991. Вып. 853: Совершенствование строительства и реконструкции железных дорог.-3 с.



МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РФ. МОСКОВСКИМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

( МИИТ )

ФОМИНА НАДЕЖДА БОРИСОВНА

УДК 625. 17:625.111: 656. 2. 022. 8(043. 3)

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО ТРАНСПОРТА НА ОРГАНИЗАЦИЮ И ТЕХНОЛОГИЮ РАБОТ ПРИ СООРУЖЕНИИ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

05.23.13 - Строительство железных дорог

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель доктор технических наук, профессор С. П. Першин

Научный консультант кандидат технических наук, доцент А. Ф. Акуратов

На правах рукописи

Москва - 1997

л

- 2 -

СОДЕ Р 1 А Н И Е

ВВЕДЕНИЕ ....................................... 4

1.СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Анализ существующих методов определения потребности и использования строительного транспорта.................................. 9

1.2 Влияние категории трудоемкости строительства

на объемы работ ............................ 16

1.3 Исследование зависимости объемов земляных работ и стоимости строительства............ 24

2.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТРЕБНОСТИ В ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВАХ

ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА НОВОЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ ЛИНИИ

2.1 Методика определения потребности в транспортных средствах ................................ 33

2.2 Формирование организационных схем,сооружения верхнего строения новых линий ............... 41

2.3 Методика проектирования графика организации путевых работ ............................... 54

4 2.4 Методика определения удельного времени комплекса работ с использованием транспортных средств ..................................... 58

2. 5 Описание и работа с программой "Строите; ши 1 -

во новых линий .............................. 76

3.РАСЧЕТЫ ПО ПРЕДЛОЖЕННОЙ МЕТОДИКЕ И АНАЛИЗ

ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

3.1 Исходные данные для проведения расчетов ..... 82

3.2 Влияние числа транспортных единиц и их распределения на сроки производства работ ... 83

<

3. 3 Влияние продолжительности холодного периода на общий срок окончания работ и на потребности в транспортных средствах .............. 90

3.4 Влияние дальности транспортировки и скоростей движения на параметры системы ........... 93

4.ПОТРЕБНОСТИ В ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВАХ НА ГОДОВУЮ ПРОГРАММУ ТРЕСТА

4.1 Анализ годовой программы работы треста......106

4.2 Анализ связей треста с поставщиками .........109

4.3 Определение потребностей в специализированных транспортных средствах на годовую программу треста ................................ 113

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.................................123

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Показатели строительной стоимости 1 км новой железной дороги по земляному полотну и по линии в целом....................135

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Исходные данные и результаты расчетов по программе "Строительство новых

линий" .....................................140

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Определение статистических характеристик времени погрузки ................... 153

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Определение статистических характеристик времени выгрузки...................156

ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Текст программы для годовой программы треста................................161

ПРИЛОЖЕНИЕ 6. Результаты расчета по программе ... 164

ВВЕДЕНИЕ

Транспорт является всеобщим необходимым условием функционирования общественного производства, важнейшим элементом его материально-технической базы, оказывающим активное воздействие на все процессы развития экономики /47/.

Попрежнему железнодорожный транспорт занимает лидирующее положение в общей транспортной системе страны и выполняет две трети внутреннего грузооборота, свыше 40% пассажирооборота в стране /24/.

Продолжительность строительства железнодорожной линии, ее общая стоимость во многом зависят от правильного выбора оптимальной транспортной схемы, определяющей наиболее экономичные пути доставки строительных грузов и виды транспорта, которыми предполагается доставлять грузы к местам потребления.

Структура перевозок различными видами транспорта меняется по периодам строительства. После укладки пути основным видом транспорта, как правило, является железнодорожный, характеризующийся самой высокой производительностью и более дешевый, по сравнению с автомобильным (при Ь > 50 км). Использование железнодорожного транспорта позволяет перевозить грузы с сети общего пользования непосредственно на строительную площадку, минуя перегрузочные и участковые склады. По железной дороге можно транспортировать крупногабаритные конструкции. Кроме того, при строительстве новых железных дорог перевозку наиболее массовых

грузов, таких как песок и щебень для балластировки пути, звенья рельсо-шпальной решетки, осуществляют, как правило, железнодорожным транспортом /12, 30/.

В настоящее время появилось много самостоятельных и полусамостоятельных строительных организаций, которые сами распоряжаются своими материальными средствами, сами заключают договора с заказчиками. Наиболее важными с точки зрения объемов и сроков работ остаются железнодорожные объекты, в частности строительство новых железнодорожных линий. В условиях рыночной экономики железнодорожное строительство будет вестись и уже ведется частными строительными кампаниями. В связи с этим сроки строительства должны быть резко сокращены и обоснованы, в том числе и для получения кредита в банке, должна быть как можно раньше начата эксплуатация железнодорожной линии. А как известно, сроки строительства во многом зависят от транспортного обеспечения. Между тем эффективное использование строительного транспорта зависит от многих факторов, в том числе от технологии и организации всего комплекса работ и вынужденных перерывов из-за сезонной распутицы и холодного времени года.

В современных условиях хозяйствования по-новому встает задача поиска резервов для успешного функционирования строительного производства. Эффективное использование транспортных средств с учетом постоянно меняющейся производственной ситуации и коньюктуры рынка должно повысить рентабельность строительства, снизить сроки и стоимость строительства.

Согласно работам /6, 37, 49/ в настоящее время существует

устойчивая тенденция ежегодного прироста строительной стоимости в целом по стране, а особенно для дорог Урала и Сибири.Авторами статей, такими как Волков Б. А., Ларионов АЯ)., Гибшман А. Е., Зели-кович И.И..Буранова Т.И.,КоротеевА.М. /6/, проведен анализ причин изменения сметной стоимости строительства новых железных дорог. Эти причины можно подразделить на две группы : к первой относятся причины, не связанные с качеством проектных решений и обусловленные ростом технической вооруженности железных дорог, изменением технических условий и норм проектирования, улучшением условий труда и быта работников эксплуатации; вторая группа причин связана с решениями, принятыми в проектах организации строительства без должных экономических обоснований, крайне медленным внедрением высокопроизводительной прогрессивной техники, отставанием развития материально-технической базы транспортного строительства.

Существенно влияние транспорта на объем перевозок строительных грузов и на их сметную стоимость. Анализ проектных данных по ряду новых линий, проведенный в работе /26/ показывает, что транспорт местных материалов составляет большую часть расходов по перевозке, учитываемых в стоимости строительно-монтажных работ. Так на 1 км строительной длины расходы по ■ перевозке балластных материалов составляют от 53 до 74 % сметной стоимости, сборным конструкциям - от 20 до 40 %, бетону - 6-8%.

Снижение сметной стоимости строительства возможно за счет применения ЭВМ и современных математических методов при распределении земляных масс, анализе оптимальных схем перевозок строительных материалов и конструкций, выборе организационных схем ведения работ.

Одним из резервов снижения стоимости железнодорожного строительства является эффективное использование транспорта /26/. Определение оптимального количества транспортных единиц, их распределение по видам работ оказывает существенное влияние на темпы работ, сроки строительства объекта в целом, а следовательно и на общую стоимость строительства, от чего в свою очередь зависит ритмичная работа предприятий, их доходы, прибыль, а соответственно и рост социального обеспечения, уровень заработной платы работающих, их жизненный уровень /30/.

Таким образом распределение транспортных средств в соот-вествии с реальными потребностями строительных подразделений и местными условиями является актуальной задачей.

Целью настоящего исследования является разработка методики определения потребностей в транспортных средствах и их рационального распределения по видам работ.

В соответствии с целью исследования и на основе анализа проектных и фактических материалов по организации строительства новых железнодорожных линий, а также выполненных ранее исследований был выявлен круг задач, подлежащих решению в диссертации

- усовершенствовать методику определения времени оборота состава с учетом сооружения раздельных пунктов с целью использования ее при формировании совокупностей технологических процессов ведения работ и определения сроков выполнения работ ;

- проанализировать различные совокупности технологических процессов с учетом строительства раздельных пунктов ;

- разработать алгоритм и программу автоматизированного расчета транспортного обеспечения строительства, что является

резервом научно-технического прогресса в области проектирования железнодорожного строительства.

Исследования по теме диссертации проведены в рамках основной проблематики научных работ кафедры "Строительное производство" МГУ ПС (МИИТ) основываясь на достижениях науки в области строительного производства и транспортного строительства, продолжая и развивая их.

В качестве методической основы исследований использован системный анализ, аналитическое и имитационное моделирование, методы математической статистики и теории вероятности, теория организации строительного производства.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованных источников, включающего 80 наименований и 6 приложений. Работа изложена на 175 страницах машинописного текста, содержит 40 рисунков и 18 таблиц.

у

Х-

I СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Анализ существующих методов определения потребности и использования строительного транспорта.

При индустриальных методах строительства железных дорог важ-^ ным звеном являются транспортные работы. Качество организации транспорта в значительной степени определяет продолжительность и себестоимость строительства железной дороги.

Транспортные расходы при этом составляют около 20% стоимости строительно-монтажных работ /12/.

При установлении принципов транспортного обеспечения необходимо, прежде всего, разделить весь транспорт на внешний и внутри-построечный. Внешним, или транспортом общего пользования, находящимся в ведении МПС, обеспечиваются материалами и конструкциями как районные, так и приобъектные базы и склады материально-техни-* ческого снабжения. Он практически не ограничивается по численности единиц /36/. Внутрипостроечный транспорт делится на собственный строительной организации и арендованный ей в МПС. В ведении строительных организаций в основном находится специализированный подвижной состав: хоппер-дозаторы, думпкары и т.п. Для транспортировки звеньев пути используют четырехосные платформы, оборудованные рольгангом. Эти платформы могут быть на балансе строительной организации и могут арендоваться в МПС.

Неспециализированный подвижной состав: локомотивы, дрезины, л вагоны и платформы общего назначения могут быть арендованы и принадлежать строительной организации. Так в конце 80-х годов всего

по Министерству Транспортного строительства в год в среднем арендовалось около 1730 вагонов. Из них по пяти главным Управлениям в среднем в год арендовалось по 30 хоппер-цементовозов и 97 платформ каждым Управлением. При этом среднеквадратическоё отклонение по хоппер-дозаторам равно 17,6; по платформам - 52,4; а коэффициент вариации равен 0,59 и 0,54 по хопперам и платформам соответственно.

В работе проведен анализ потребностей в строительных материалах и конструкциях, на основании чего определены потребности в транспортных средствах на I км строительства новой железнодорожной линии с разбивкой их на специализированные (хоппер-дозаторы, думпкары, оборудованные платформы) и неспециализированные (вагоны, полувагоны, платформы), табл.I.Г,Расчеты проводились в соответствии с "Расчетными нормативами для составления проектов организации строительства и проектов производства работ", ч. III./51/.

В таблице 12 приведены данные о процентном соотношении специализированных и неспециализированных видов подвижного состава, необходимых для сооружения I км новой железнодорожной линии, за исключением массы земляного полотна. Эти расчеты проводились в соответствии с данными табл.I.I. Определено общее потребное число подвижного состава на I км и условно принято за 100 %.

Подсчитана суммарная потребность в специализированном и неспециализированном подвижном составе на I км и соответственно определено их процентное соотношение к общему числу транспортных единиц.

Таблица 1,1

Потребности в транспортных средствах на 1км строительной

длины главного пути.

1 I Наименование Вид 1 I Количество транспортных 1 единиц|

I грузов подвиж. 1 К3 = 1

состава I Категории трудоемкости |

1 I 1 1 II 1 1 III 1 1 | IV |

Ц. ГРУППА А 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1. Балласт 1 1 1 1

I а)песчано-грав. спец. I 55 I 55 1 55 | 55 |

I б)щебеночный спец. 1 52 I 52 1 52 | 52 |

1 2. Камень бутовый не спец. 1 5 1 4 1 5 | 7 1

I 3. Песок не спец. 1 5 1 7 1 9 | 12 |

1 4. Щебень-грав. не спец. 1 7 1 9 1 12 | 15 |

1 Всего по группе А спец. I 107 1 I 107 1 I 107 | 1 | 107 |

III.ГРУППА В 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1. Рельсовые звенья спец. | 14 I 14 1 14 | 14 |

I 2. Остальные грузы не спец. 1 7 1 1 8 I 1 9 | I | И |

ЦП. ГРУППА С 1 1 1 1 1 1 1 1

I Всего не спец. | 31 | 39 1 40 | 43 |

I Общее количество спец. | 121 I 121 | 121 | 121 |

I транспортных ед. | не спец. | 55 1 I 67 1 1 75 | I 1 88 | 1

М-

л

Группа А - сыпучие грузы (входящие в 90%) Группа В - грузы, не требующие тары (входящие в 90%) Группа С - грузы, не входящие в 90% от общей массы перевозимых строительных материалов.

Таблица12

Процентное соотношение видов проектируемого подвижного

состава

1 1 Процентное соотношение 1

I Вид подвижного состава Категория трудоемкости

I I 1 1 II 1 1 1 1 III 1 1 | IV I

1 специализированный под-I вижной состав | 69,5 1 1 1 64,4 I 1 1 1 1 1 61,7 | I | 57,9 |

I не специализированный 1 подвижной состав | 30,5 1 1 | 35,6 1 1 1 1 1 1 38,3 | 1 1 42, 1 |

1 Всего 1 | 100 1 1 | 100 1 1 1 | 100 | 1 1 100 | 1

Из таблицП и/.2 следует, что специализированный подвижной состав имеет первостепенное значение и составляет 60 - 70 % от

общего числа транспортных единиц.

Исторически сложилось так, что распределение транспортных . единиц осуществлялось "сверху" в зависимости от объемов строительно-монтажных работ и выработки вагонов.

Ежегодно с поступлением нового специализированного подвижного состава (хоппер-дозаторов, думпкаров и т.п.) производилось распределение его по строительным подразделениям. Кроме того, при изменении годовых объемов работ (стоимости строительно-монтажных работ) или при передислокации строительных подразделений на новые объекты осуществлялось перераспределение имеющегося специализированного подвижного состава, от использования которого зависят . темпы работ и сроки строительства объекта в целом. Так например, в 1989 г. процент роста строительно-монтажных работ по ГУЖДС Урала и Сибири равнялся 5, 2 % и выделено было по фондам 80 транспортных единиц. По ГУЖДС Севера и Запада процент роста строй-монтажа был равен 3,9% , а выделено 60 транспортных единиц. Анализ данных по выработке вагонов в конце 80-х годов показал, что в среднем выработка хоппер-дозаторов (тыс.м3/год) составляла по пяти главкам Министерства Транспортного строительства в 1984 году 1,74 при коэффициенте вариации 0,31 и среднем квадратическом отк- . лонении 0,51; в 1986 году - 1,72 при коэффициенте вариации 0,30 и среднем квадратическом отклонении 0,48. Для думпкаров средняя выработка (тыс.м3/год) была равна 2,46 при среднем квадратическом отклонении 1,22, а в 1986 году - 2,47 при среднем квадратическом отклонении 1,22. При этом коэффициент вариации равен 0,50 и 0,49 соответственно. По полученным результатам обработки статистических данных можно сделать вывод, что показатель выработки имеет большие расхождения. Это можно объяснить воздействием на выработ-

ку различных факторов, которые не учитывались при ее определении, например, дальность транспортировки. Следовательно, годовая выработка транспортной единицы может быть использована в качестве одного из критериев распределения транспортных средств лишь при прочих равных условиях, например при одинаковом времени цикла поезда.

В свою очередь, время цикла рабочего поезда зависит от многих факторов и может значительно отличаться на данном маршруте в зависимости от способов организации движения рабочих поездов (включение поезда в график, род тяги, тип локомотива, длина прие-мо-отправ