автореферат диссертации по транспорту, 05.22.08, диссертация на тему:Обоснование этапности развития железнодорожных станций и узлов

ПЕТЕРБУРГСКИЙ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

На правах рукописи

Кандидат технических наук доцент ЕФИМЕНКО Юрий Иванович

УДК: 656.21.001.2(043.3)

ОБОСНОВАНИЕ ЭТАПНОСТИ РАЗВИТИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ СТАНЦИЙ И УЗЛОВ

Специальность 05.22.08— Эксплуатация железнодорожного транспорта (включая системы сигнализации, централизации и блокировки)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1992

Работа выполнена в Петербургском институте инженеров железнодорожного транспорта.

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки и техники Беларуси доктор технических наук, профессор ПРАВДИН Николай Владимирович,

действительный член академии транспорта России, доктор технических наук, профессор КУДРЯВЦЕВ Владимир Александрович,

доктор экономических наук, профессор ЗАХАРОВ Алексей Григорьевич

Ведущее предприятие — Государственный проектно-изы-скательский институт ЛЕНГИПРОТРАНС.

Защита состоится «.

.Щ^Л . .199 ¿г.

в 13 ч 30 мин на заседании специализированного совета Д 114.03.03 при Петербургском институте инженеров железнодорожного транспорта по адресу: 190031, С.-Петербург, Московский пр., 9, ПИИТ, ауд. 7-320.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан « . 199/Сг.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук

В. Б. КУЛЬТИН

ОБО(АЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

- Актуальность проблемы. В освоении железнодорожных перевозок важнейшая роль принадлежит станциям и узлам. На станции приходится свыше 45% времени оборота вагона, поэтому основные резервы в его ускорении находятся на станциях. Участившиеся б последние годы сбои в работе железных дорог во многом объясняются недостаточным развитием станций, на которые приходится около 70% "узких" мест, вызывающих задержки поезцопотоков. Одной из основных причин создавшегося положения является недостаточное финансирование мероприятий по увеличению пропускной и перерабатывающей способности станций, что создало диспропорцию между уровнем развития постоянных устройств и темпами роста размеров перевозок. По оценкам специалистов на основных станциях сети не хватает 1200-1250 путей.

В условиях дефицита капитальных зложений и недостаточной мощности строительных организаций трансг^рта особую важность приобретают вопросы эффективного использования имеющихся ресурсов. Основным методом решения их является осуществление проектов развития станций по очередям, что позволяет отдалить часть затрат, вводя в действие отдельные комплексы и устройства последовательно и обеспечивая тем самым поэтапное усиление пропускной и перерабатывающей способности станций. Актуальность проблемы выбора рациональной этапности развития обусловлена с одной стороны высокой стоимостью работ по расширению и реконструкции станций, а с другой стороны большими эксплуатационными потерями при недостаточной мощности станционных устройств.

Проблема этэпности развитая станций включает в себя ряд комплексных задач, которые" дслкны решаться совместно. Основными из них являются: определение начальной мощности устройств, соответствующей первому зтапу развития; обоснование размеров и сроков гтрирацения этой мощности; обеспечение возможности дальнейшего развития.

Решение этих задач, связанное с необходимостью учета динамики изменения разь^ров работы станций, осложняется большой размерностью, неопределенностью прогноза перспективных объемов работы, нестапионарносгью транспортных процессов, непостоянством стоимостных показателей, особенно при переходе к рыночным отношениям. Сложность проблемы оптимизации поэтапного развития требует привлечения соответствующих математических методов и вычислительной техники и решения ее е рамках системы автоматизированного проектирования (САПР).

Целью диссертации является создание общей теории поэтапного развития железнодорожных с.танпий и узлов и методики ее приложения к конкретным задачам проектирования станций. Для этого потребовалось:

провести анализ имеицихся исследований и практического опыта по обоснованию этапнос.ти развития станций, выбрать метод решения проблемы и обосновать критерии оптимальности;

установить исходные предпосылки оптимизации поэтапного развития и принципы формирования вариа-'тов технического состояния станций;

обосновать порядок определения оптимального состояния, включающего уровень развития станционных устройств и технологии работы, в любой год планируемого периода, оценить влияние

ограничений и тенденций изменения стоимостных показателей на оптимальную этапность;

выявить особенности и уточнять методики определения капитальных затрат и эксплуатационных расходов;

разработать порядок расчетов и принята», решений по этап-ности развития в условиях неопределенности исходной информации.

Методы исслснования. При решении проблемы в качестве основного был принят метод динамического программирования, как наиболее приспособленный для оптимизации дискретных процессов. Кроме того, для реиения частных задач были использованы методы теории вероятностей, математической статистики, теории массового обслуживания, имитационного моделирования.

Научная новизна работы. В диссертации впервые: обоснована необходимость использования для оптимизации поэтапного развития станций и узлов двух критериев - критерия оптимальности процесса выбора этопности развития станций и критерия оптимальности состояния станции или узла; предложен принцип определения оптимального технического состояния в любой год планируемого периода, не зависящий от величины и положения границ этого период/-; установлена необходимость выделения в составе капитальных затрат расходов на организацию строительства, а также дополнения действующей методик"' определения п5х^ективности капитальных вложений требованием сопоставимости вариантов этапнос-ти по суммарному сроку строительства; разработан метод учета колебаний загрузки транспортных систем при определении годовых эксплуатационных расходов, нелинейно связанных с коэффициентом загрузки системы; получены par.четные формулы для определения параметров распределения наличной пропускной способности обслу-

живаххцих каналов, исходя на продолжительности расчетного периода и числовых характеристик времени обслуживания; предложен метод обоснования проектных решений в условиях неопределенности исходной информации, не требующий многократного повторения оптимизационной процедуры для случайных наборов значений исходных данных.

Практическая ценность исследования заключается в возможности использования его результатов при обосновании этапности развития как новых, так и существующих станций и узлов, повышении степени обоснованности сроков расширения или реконструкции станций и потребных объемов денежных, материальных и трудовых ресурсов. Реализация оптимальной отапности развития станций к узлов по предлагаемой методике обеспечит повышение эффективности капитальных вложений, улучшение показателей эксплуатационной работы железных дорог, исключит возможность получения в расчетах заниженной могцности устройств и запоздалых сроков целесообразности ее усиления.

Реализация работы. Материалы настоящего исследования вошли составной частью в главу "Раздельные пункты" комплексной проблемной темы "Развитие транспортно-экономической свгзи Дальнего Востока и Сибири с районами Урала, Казахстана и Европейской части страны на базе формирования специализированной магистрали" (1980-1982 г.г.').

Предложенная методика выбора оптимальной этапности развития легла в основу научно-исследовательской темы "Разработка предложений по очередности развития Вильнюсского железнодорожного уию на основе анализа размеров и структуры Е1гонопо-тонов", выполненной под руководством автора по заказу бывшей

Прибалтийской железной дороги в 1985-86 г.г., принятой к внедрению и частично реализованной.

Предложения по совершенствованию типовых схем промежуточных станций приняты для включения в новую Инструкцию по проектированию железнодорожных станций и узлов.

Отдельные положения исследования использованы при разработке рекомендаций по этапности развития грузовых станций Ленинградского узла, на период до 2005 г.

Разработанная в диссертации методика выбора оптимальной этапности развития с 1985 г. используется в реальных дипломных проектах, выполняемых на кафедре "Железнодорожные станции и узлы" ЛЮТТч по развитию станций Ленинградского, Рижского, Вильнюсского и Таллиннского узлов.

Апробация работы. Отдельные аспекты проблемы обсуждались на 8 общесетевых научно-технических конференциях, состоявшихся в КИйТе, ЛККЖТе, ВЗИИТе; на заседании кафедры инфраструктуры транспорта Варшавского политехнического института (апрель 1990 г.). Диссертационная работа в целом обсуждалась и получила одобрение.на расширенном заседании кафедры "Железнодорожные станции и узлы" ГШТа (март 1992 г.).

Публикации, об-ьем и структура диссертации. По исследуемой теме опубликовано 26 работ.

Диссертация состоит из восьми глав,' заключения, списка использованных источников и 14 приложений. Объем основной части диссертации составляет .294 стр. машинописного текста,, 72 стр. рисунков, 8 стр. таблиц. Приложения состоят из 51 стр.текста, включают 23 рисунка и 2£, таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, дается общая характеристика проблемы, формулируется цель и метод исследования.

Первая глава "Состояние проблемы обоснования этапности развитая станций и узлов" содержит анализ развития теории и практики поэтапного рлвитая станций и узлов. Эта проблема привлекала внимание ученых и специалистов-транспортников на всех этапах развития железных дорог. Такие аспекты ее, как определение начальной мощности устройств и учет перспективы развития нашли отражение ужа в трудах П.П.Мельникова в связи со строительством железной дороги С.-Петербург - Москва. База для теории поэтапного развития была заложена в конце XIX - начале XX б.в. в трудах русских ученых И.Ф.Рер^ерга, И.И.Рихтера, В.И.Троицкого, А.Н.Горчакова, Ф.А.Галицинского, С.Л.Карейши, А.Н.Фролова, Е.А.Гибшмана и др.

В послереволюционный период вопросы этапности развития станций получили дальнейшее развитие в работах В.Н.Образцова, Г.И.Черномордика, В.Д.Никитина, П.В.Бартенева, А.Е.Гибш-мана и других ученых. Однако вплоть до 60-х годов нашего века все рекомендации по этапности носили преимущественно качественный характер, поскольку отсутствовали методы расчета показателей работы станций в условиях реально существующей неравномерности движения. В 60-х годах, благодаря исследованиям А.К.Угрюмова, Н.И.Федотова, Н.Н.Шебалина, В.М.Акулини-чева, И.В.Сотникова, П.С.Грунтова, К.К.Таля, В.А.Персианова, Н.С.¿скова и др. появились методы оптимизации технического состояния станций, во' динение их с методом динамического про-

граммирования позволило решать задачу оптимизации этапности развития. В НИИЖГе, МИИТе, БелШГГе, ВНИИНТе и ИКТП на основе динамического программирования разрабатываются методики оптимизации процессов развития станций, авторы которых А.В.Быка-доров, И.Д.Булевченко, Ю.П.Наяшков, Е.А.Сотников, Е.В.Архангельский, Ю.В.Дьяков, А.Н.Кореиков, В.А.Ардашин, И.Т.Козлов, Н.В.Правпин, В.Я.Негрей, Е.И.Сычев и др. предложили различные способы решения задачи, отличающиеся степенью полноты учета влияющих факторов и методами получения показателей работы станций.

Выполненные исследования явились важным вкладом в разработку теории оптимизации этапности развития железнодорожных станций. Вместе с тем критическое осмысление результатов, достигнутых в рассмотренных работах, позволило установить ряд общих для них упрощений: сравниваемые капиталовложения определялись по укрупненным показателям без выделения затрат на повторную организацию строительства при переходе от этапа к этапу; срок строительства во всех случаях предусматривался равным одному году; цены на строительство и расходные ставки для подсчета эксплуатационных расходов принимались постоянными во времени. Отмеченные упрощения способствуют увеличению числа этапов развития и получению более поздних сроков наращивания мощности станционных устройств по сравнению с действительной потребностью. К искажению результатов могут также привести: использование в качестве критерия оптимальности минимума суммы приведенных расходов за 20-летний период при различном конечном состоянии станции; отсутствие учета колебаний загрузки устройств при определении годовых эксплуатационных расхо-

дов; недостаточный юш слишком громоздкий по процедуре учет неопределенности исходной информации. Кроме того, практически все рассмотренные исследования посвящены оптимизации развития сортировочных станций - этой, хотя и важной, но частной проблеме. Изложенное свидетельствует о необходимости создания общей теории оптимизации этапности развития станций, свободной от указанных выше недостатков, с учетом результатов, полученных в предыдущих исследованиях.

Анализ нормативных документов по проектированию станций и узлов показал, что, начиная с 1926 г., когда были утверждены первые технические условия проектирования станций, вопросам этапности развития уделялось значительное внимание. Это нашло выражение в требованиях обеспечения возможности дальнейшего развития без больших переустройств, выделения отдельных этапов из проекта полного развития и необходимости получения после реализации каждого этапа определенного эксплуатационного эффекта. Однако рекомендации нормативных документов носят преимущественно общий характер и без приемлемой методики обоснования этапности не могут быть реализованы,

В практике проектирования расчетная мощность станционных устройств принимается исходя из размеров работы определенного года эксплуатации (второго, пятого или десятого); этапнооть же развития определяется в основном объемами выделяемых капи-таловло:"зний, опытом и интуицией главного инженера проекта.

Вторая глава диссертации "Постановка вопроса оптимизации этапности развития станций и узлов'1 посвящена исходным положениям теории поэтапного развития объектов, которое обусловлено скачкообразным характером изменения их наличной пропускной

(перерабатыввкяпй) способности при непрерывном, как правило, изменении размеров работы. Основное преимущество многоэтапного развития заключается в возможности отдаления во времени части капитальных вложений. Однако многоэтапное развитие объекта по сравнении с одноэтапным имеет и существенные недостатки: необходимость повторной организации строительства; наличие бросовых работ и затрат; удорожание строительства из-за выполнения части работ на действующих путях или рядом с ними; увеличение продолжительности строительства из-за ожидания выделения "окон", что адекватно удорожанию строительных работ; значительные эксплуатационные потери из-за предоставления "окон" .для производства работ.

Оптимальная этапность развития станции или узла характеризует собой траекторию изменения пропускной способности в координатах "время-состояние", обеспечивающую минимум приведенных затрат за планируемый период.

Исходными предпосылками поэтапного развития станций и узлов являются: устойчивая тенденция роста объемов перевозочной работы во времени, объективный характер существования оптимальной траектории наращивания мощности устройств, органическая связь этапности развития отдельной станции с оптимизацией развития узла, направления или полигона сети.

Особое внимание в реферируемой главе уделено выбору критерия оптимальности (эффективности) этапного развития станций. Согласно действующей методике определения эффективности капитальных вложений лучиим признается вариант, у.которого величина экономического эффекта максимальна, либо, при условии тождества полезного результата, затраты на его достижение минимальны. В Методических указаниях по сравнению вариантов проек-

тиых решений и в предложенных различными авторами методиках в качестве критерия выбора варианта этапноети рекомендуется минимум суммарных приведенных затрат

ПТТ~ тСпС^КьЪ + ^Пь) , (Г)

где и ~ капиталовложения и эксплуатационные расхода в соответствующем году t ; ^ - коэффициент приведения, учитывающий уменьшение значимости затрат, совершаемых через t лет;

tt: - период суммирования затрат.

В условиях изменения во времени цен на строительные работы и норм эксплуатационных расходов коэффициенты приведения капитальных затрат и эксплуатационных расходов будут иметь вид

где , - среднегодовой темп изменения соответственно цен на строительные работы и норм эксплуатационных расходов; Енп - норматив приведения затрат, рекомендуемый в размере 0,08.

Значения tc , рекомендуемые Методическими указаниями, получены путем применения формулы (I) к случаю одноэтапных капиталовложений и постоянных эксплуатационных расходов и характеризуют срок окупаемости дополнительных затрат за счет суммы дисконтированных годовых эксплуатационных расходов. Если эксплуатационные расходы по годам растут, то величи: а будет меньшей, чем при^постоянных расходах, а при уменьшавшихся

по годам эксплуатационных расходах tc будет равен бесконечности. Таким образом, период суммирования затрат может служить мерой для определения окупаемости только одноэтапных капиталовложений или затрат отдельного этапа.

Для многоэтапных капиталовложений необходимо различать величину периода суммирования затрат tc и величину расчетного периода Т , которые совпадают, если конечное состояние станции одинаково во всех вариантах этапности. Если же необходимо оценить варианты с различным конечным состоянием, то

где - год ввода в эксплуатации последнего очередного

этапа развития.

Величина расчетного периода, получаемого по формуле (4), может оказаться значительно больше 20 лет - периода, на который можно получить прогноз размеров работы с приемлемой величиной погрешности. В этих условиях целее образно использовать способ учета различия между вариантами конечного состояния непосредственно в момент 1С , предложенный Б.Н.Лившицем: иэ гут/марных затрат по каждому варианту технического состояния необходимо вычесть остаточную стоимость фондов , расс-

читанную в момент £с и приведенную к началу периода сравнения. При этом критерий оптимальности примет вид

Входящая в выражение (5) величина К°£т представляет собой

*е

сужу всех остаточных стоимостей объектов, введенных до го года и прослуживших менысе установленного срока службы.

Таким образом, для выбора оптимального варианта поэтапного развития станции или узла целесообразно использовать два критерия. Критерий (I), приемлемый при одинаковом конечном состоянии станции во всех вариантах решений, целесообразно использовать лишь для выбора управлений на отдельных шагах оптимизации; при этом выбирается одно из предшествующих состояний , переход от которого к данному состоянию дает минимум приведенных расходов. Этот критерий будет являться критерием оптимальности процесса поэтапного развития станций. Для выбора же варианта конечного состояния станции или узла следует использовать критерий (5), который можно назвать критерием оптимальности состояния.

В заключительной части главы сформулированы основные принципы формирования вариантов технического состояния станций для выбора варианта этапности: планомерное повариантное увеличение пропускной способности; подчинение'каждого варианта общей стратегии (генеральной схеме) развития станции, узла; технологическая законченность и оксплуатационная эффективность каждого отапа; возможность дальнейшего наращивания мощности; соответствие экологическим требованиям.

В третьей главе диссертации "Общая методика оптимизации этапности развития при постановке задачи в детерминированной форме" излагается сущность предлагаемой методики выбора варианта эт; пности при достоверности исходных данных.

Проектируемая станция (узел) рассматривается как физическая система .У , состояние которой Sj характеризуется набором значений параметров, являющихся показателями ее технического состояния и технологического обеспечения. Система взаи-

модействует с готоком транспортных единиц //(/с) , состоящим из к категорий поездов, который характеризуется неравномерностью внутри года, имеет тенденцию роста по горам

V. практически не зависит от состояния системы 5 Система является управляемой; изменение или сохранение состояния в момент £ выражает собой управление или переход ¡/¿Ш, в результате которого станция переходит из одного состояния в другое (у^О или остается без изменения (_/ = ¿) .

Каждому состоянию станции к году эксплуатации t ,

определяющему однозначно поток поездов ^¿.(/0 , соответствует набор значений показателей ее работы (пробеги и простои подвижного состава, объем маневровой работы, эксплуатационный штат работников различных служб и др.). Денежное выражение совокупности зтих показателей составляет годовые эксплуатационные расходы j , являющиеся частью критерия эффективности. Переход станции из одного состояния в другое Sj(,jФi) сопряжен с необходимостью определенных птрат • , составляющих вторую часть критерия эффективности. Под оптимизацией зтапности развития понимается поиск такого набора управлений Ьг, который обеспечил'

бы за плакируемый период Т минимум приведенных затрат, выражаемых формулой (5).

Поскольку при проектировании станций и узлов чаще приходится иметь дело с развитием существующих объектов, начальное состояние которых известно, задачу оптимизации зтапности их развития целесообразно решать в прямом направлении, условно разделив ее на три части: пошаговый расчет критерия эффективности и определение условно-оптимальных переходов; выбор опти-

мального состояния в конце плакируемого периода; установление оптимальной траектории развития, то ость наиболее целесообразного технического состояния по всем годам расчетного периода.

Пошаговый расчет критерия эффективности и определение условно-оптимальных переходов осуществляется на основе рекуррентного соотношения

_ ОПТ . г „ОПТ . _ /,,Лч

(*• = 1,2,..., Т; /=> 1,2,..., п; 4= 1,2,...,]) , (6)

где П.

опт

- минимальное значение суммарных приведенных расходов в год t .для достижения к этому году состояния ;

- то же, в год t-| для состояния S¿ ;

дД. .(¿//) - приращение критерия эффективности в год 1} при

ч/ <•

V

г, <>ПТ

"t-Ui.

nepcxo.no из состояния S^ в состояние Sj

(э) t

(7)

Некоторые особенности имеет значение критерия эффективности для первого шага оптимизации. Для вновь сооружаемых станций оно определится из выражений

n0,"i = МП (и?) ~ к, + rif + K^fS;

пЩ-шщМ) = к, +

(8)

где К], И^.....Я.,..., Нп - капитальные затраты, необходимые

для развития станции к началу расчетного периода по вариантам <5), ..., ,..., $п , именуемые в дальнейшем начальными капиталовложениями.

Остальные элементы выражения (8) понятны из пояснений к формуле (6).

При развитии существующей станции (узла) в качестве первого варианта принимается ее техническое состояние до переустройства, а переход к каждому новому состоянию будет единственным, идущим от первого варианта состояния, являющегося как бы базисом. Поэтому все переходи на первом папе считаются условно-оптимальными и значения критерия эффективности для них будут определяться однозначно первыми строками выражений

п№ „опт //,,,..., //у,»., П1>п в системе (8).

Результаты расчеюв по выбору условно-оптимальных перехо-

дов для наглядности удобно представлять в виде графа, в узлах

которого проставляются значения критерия эффективности, £ на соединяющих узлы дугах - значения приращения этого критерия на соответствующих шагах. .

Опной из ключевых задач, решенных в диссертации, явилось обоснование принципа выбора оптимального состояния станции или узла в любой год планируемого периода. Для этого на основе изложенной выше процедуры определения условно-оптимальных переходов составлено условие целесообразности ввода очередного этапа развития в соответствии с расчетной схемой, представленной на рис.1. Очевидно, что переход от состояния к

состоянию целесообразен в год Ь* , .для которого спра-

ведливо условие

t

Ъ + 1

Рис.1

(9)

После преобразования получим

Из этого условия при равенство левой и правой его частей можно определить используемый при подсчете эксплуатационных расходов граничный объем работы станции N-.j , при котором становится выгодным ввод очередного этапа.

При постоянных во времени нормативах капитальных затрат и эксплуатационных расходов условие целесообразности ввода очередного этапа примет вид

КН пнп « 3f+t,i ~~ 3i~*t,j • (И)

При устойчивой тенденции роста объемов работы, что является одной из исходных предпосылок поэтапного развития объектов, из условия (10) вытекает вывод о том, что оптимальный срок перехода к очередному этапу является единственным и всякое отклонение от этого срока в ту или иную сторону приведет к увеличению суммы приведенных расходов.

Справедливость полученного условия целесообразности ввода очередного этапа подтверждается и.применением критерия (5) к моменту t * . На основе условия (10) можно сформулировать принцип выбора оптимального состояния станции (узла) в любой год расчетного периода: таковым является вариант развития с наибольшим уровнем пропускной способности, .для которого в терминах .динамического программирования условно-оптимальным переходом является сохранение этого варианта.

Для дополнительной проверки правильности предлагаемого принципа определения оптимального технического состояния станции в любой год расчетного периода был использован метод скользящего планирования. Полученная при этом устойчивость результатов независимо от границ и продолжительности планового пе-

риода служит свидетельством истинности результатов. Это значительно упрощает принятие решений, посколькуне требует большой продолжительности расчетного периода и позволяет ограничить этот период временем надежного прогноза объемов работы.

Выполненный в главе анализ влияния тенденций изменения стоимостных показателей на йтапнооть развития станций показал, что удорожание строительства способствует отдалению сроков выгодности ввода очередных этапов, а рост норм эксплуатационных расходов - приближению,этих сроков. При одновременном удорожании строительства и росте текзтцих издержек сроки целесообразности ввода дополнительных мощностей оказываются близкими к тем, которые получаются при постоянных стоимостных показателях.

В, условиях острого дефицита материальных, денежных и энергетических ресурсов особую актуальность приобретает вопрос принятия наилучшего из возможных решений при наличии ограничений. Это решение может быть установлено путем анализа графа переходов. При снятии ограничений в любом году расчетного периода наилучшим решением является переход к оптимальному состоянию в данном году. Это свидетельствует о необходимости установления оптимальной траектории, развития станций .даже в тех случаях, когда заведомо известно, что потребные ресурсы .для развитк1 станции сразу выделены не будут.

Четвертая глава."Особенности и порядок определения капитальных затрат" посвящена анализу состава этих затрат при обосновании этапности рарвития станций и уте-тению порядка их определения. В учитываемые капитальные затраты.во всех случаях

должны включаться расходы на организацию проектирования и строительства; укладку приемо-отправочных путей со всеми сопутствующими работами; оборудование этих путей устройствами электрической централизации стрелок и сигналов, освещением, а при необходимости, кроме того, контактной сетью и устройствами для технического обслуживания вагонов. Для станций, имеющих маневровые локомотивы и экипировочные устройства, должны также учитываться стоимость приобретения маневровых локомотивов и развития экипировочных устройств. В зависимости от вида станции в состав учитываемых должны включаться также затраты на развитие устройств, характерных .для данной станции. Например, для грузовых станций - затраты на строительство сортировочных, вытяжных,' выставочных и гюгрузочно-разгрузочных путей, грузовых складов, площадок и. подъездов к ним, устройство водоснабжения, канализации,, очистных сооружений, приобретение средств механизации и др. .

Все виды учитываемых капитальных затрат, кроме стоимости организации строительства, обычно определяются по укрупненным показателям, данным проектов-аналогов,' действующим прейскурантам. Что касается вопроса о стоимости организации строительства, то он потребовал специального исследования, поскольку эта стоимость до сих пор отдельно не выделялась, хотя она непосредственно связана с числом этапов развития."Анализ работ и затрат по главам сводной сметы показал, что с организацизй строительства непосредственно связаны расходы по главам 10 и • II, в которых учитывается строительство и - эксплуатация временных производственных зданий и сооружений, временных или вахтовых поселков строителей с соответствующей инфраструктурой,

приобъектных контор, санитарно-бытовых помещений и др., а также расходы на перебазирование строительных организаций к новому месту работ, на оргнабор и подготовку кадров, ежедневную доставку работников от места жительства до объекта и обратно, периодический проезд контингента строителей от района проживания на вахту и обратно и т,ц.

В реферируемой главе установлено, что из существующих способов производства строительно-монтажных работ для поэтапного развития станций наиболее экономичными являются два способа. При размещении станций в местах постоянного базирования строительных организаций их развитие целесообразно осуществлять силами этих организаций с ежедневной доставкой контингента строителей в район новостройки и обратно, а при развитии станций, удаленных от мест базирования строительных организаций,-вахтовым методом.

Затраты на организацию строительства при любом способе проипвояства работ зависят прежде всего от численности строи-телыю-проипводстветюго персонала (СПП) Чспп , которая в общем случае определяется по формуле, вида

у = , (12)

Ш В-Тсгр^

где Кшр - объем строител_>но-монтпжз!Ых работ (СМР), тыс.руб.;

В - выработка -на одного работника СПП, тыс.¡)уб. в год;

Тй1р - срок строительство в годах;

с/ - коэффициент, учитывающий долю работников, непосредственно зчнятых но строитогыго-монтпкных работах.

При определении затрат ни оргониапцип строительства воэ-

никает вопрос о сопоставимости вариантов этапности по суммарному сроку строительства, который до настоящего времени практически не учитывался.

Согласно действующим нормам СНиП 1.04.03-85 продолжительность строительства при объеме укладки путей до 10 км принимается равной 22 месяцам. Укладка такой протяженности путей в один и несколько этапов потребует разного срока строительства, кратного 22 месяцам за счет уменьшения при нескольких этапах Чст , а, следовательно, и интенсивности строительного процесса. С учетом эффекта отдаления затрат окажется, что дробление процесса развития станции на мелкие этапы оказывается экономически выгодным.

Для устранения этого пародокса предлагается дополнить методику определения эффективности капитальных вложений требованием сопоставимости вариантов этапности по суммарному сроку строительства. Этого можно достичь за счет практически одинаковой интенсивности строительства при лк^ом числе этапов развития станций. Тогда срок реализации отдельного этапа будет определяться как часть срока строительства станции на полное развитие, пропорциональная доле капитальных затрат этого этапа от полкой стоимости строительства станции. При этом гятра-ты на организацию строительства будут пропорциональны числу этапов.

Предлагаемый метод обеспечения сопоставимости вариантов этапности по суммарному сроку строительства является решающим фактором, способствующим укрупнению этапов, а также уменьшению помех з эксплуатационной работе станций, и предназначен только для использования в расчетах сравнительной экономической

эффективности капитальных вложений.

В пятой главе "Определение эксплуатационных расходов и приведенных капиталовложений в подвижной состав и грузы" основное внимание уделено особенностям расчета расходов, нелинейно связанных с размерами работы. Общие эксплуатационные расходы предложено разделить на основные, имеющие место при нормальной работе станции и дополнительные, возникающие в связи с производством раиот по развитию станции. Основные расходы зависят от года эксплуатации t и варианта состояния станции <?; и включают затраты по содержанию постоянных устройств, пробегу и простою подвижного состава, остановкам поездов и маневровой работе. Дополнительные расходы зависят, кроме того, и от предыдущего состояния , то есть от варианта перехода ; они включают помимо денежной оценки дополнительных пробегов, простоев подвижного состава, остановок поездов и маневровой работы, увеличение эксплуатационных расходов на других станциях, связанное с работами по развитию рассматриваемой станции. Анализ динамики изменения во Бремени эксплуатационных расходов показал, что при растущих объемах работы функция этих расходов является выпуклой, поскольку Чч} • этом часть расходов, связанная с пробегами подвижного состава, простоями под технологическими операциями и маневровой работой без повторной сортировки, меняется прямо пропорционально объему работы. Расходы по содержанию постоянных устройств растут скачкообразно, а вызываемые простоями подвижного состава в ожидании обслуживания, задержками по неприему и повторной сортировкой вагонов растут нелинейно, что потребовало дополнительного исследования этого вопроса.

В реальных условиях станции работают при переменной загрузке, колебания которой обусловлены как неравномерностью движения, так и случайными отклонениями наличной пропускной способности от расчетного значения. Если бы зависимость времени ожидания обслуживания и задержек поездов ЪЗд , М3д от загрузки системы уа была линейной, то в качестве средних для всех транспортных единиц можно было бы принять значения

этих величин, подсчитанные для средней загрузки устройств в - й , -

течение года />= —( Н - среднесуточные размеры работы; ' - ин .

¡¡н - ерэ.днее значение наличной пропускной способности). Однако функции ^¡^-^(р) , , являются нелинейными и выпуклыми, поэтому средние значения времени ожидания и задержки одной транспортной единицы в течение года будут всегда болысе величин, рассчитанных для значений .

В диссертации рассмотрено два метода учета колебаний загрузки транспортных систем при определении среднего времени отдания обслуживания к задержек поездов пс неприему, приходя-,цих-ся на одну транспортную единицу в течение года. Первый метод основан на замене нестационарного потока кусочно-стационарным, а второй - на представлении коэффициента загрузки, как отношения двух случзйных величин. Сравнение результатов расчетов знэченнй времени ожидания обслуживания и задержек поездов по рассмотренным методам показало, что разница в получаемых результатах не превышает 2%, Поэтому для практического применения рекомендован более простой и менее трудоемкий второй метод. При это;.! методе для получения среднего времени ожидания, приходящегося на одну транспортную единицу в течение года, необходимо в расчетные формулы вместо значений _р и у>2 годставить

их математические ожидания, выражаемые формулами

N «

+ ; (13)

С/' (14)

Н

где 1Гц - коэффициент вариации наличной пропускной способности;

сГд, - сре.днеква.дратинеское отклонение суточных размеров работы.

Увеличение времени ожидания обслуживания и задержек поездов , вызванное колебания}® загрузки системы, оценивалось коэффициентами

ер лсР .,<•/>

. . <

/<..(£...')= —=—• ; к Л.■ к.( , СТ5-Г7)

у- • л * ¿у + ' п \ -ои' л/ 4

¡да 'л?

где Л^ - средние значения времени ожидания обслу-

живания времени задержки и числа задержанных поездов, полученные с учетом колебаний загрузки системыъ течение года;

Щз ~ значения времени ожидания, задержек и числа

N

задержанных поездов, подсчитанное при Й=> -=• •

^ Г1Н

Зависимость коэффициентов увеличения времени ожидания расформирования и формирования составов кп

На сортировочных станциях от коэффициентов вариации размеров движения ТГЫ и наличной пропускной способности при

средней загрузке горки и вытяжных путей ^ , равной

0,8, представлена на рис.2. Из рисунка видно, что колебания загрузки обслуживающих каналов приводят к рос-у простоев в ожидании выполнения операций, который может достигать 15-20$.

Рис. 2

Кроме того, если принимать.во внимание только неравномерность движения без учета колебаний наличной пропускной способности, то это приведет к занижению реальных простоев в ожидании обслуживания и задержек поездов на 5-10/5.

Для оценки'влияния колебаний загрузки транспортных систем на значения Ь дж , и необходим? предварительно установить числовые характеристики распределения наличной пропускной'способности. В диссертации получены формулы, позволяющие определить среднеквадратическое отклонение и коэффициент

вариации 1ГН наличной пропускной способности через величину н

расчетного периода Тр и параметры распределения времени обслуживания ) : .

• {19)

где Л — Тр/$ ,

Зависимости ^и представле-

ны ьа рис.3,, из которого следует, что колебания наличной пропускной способности соответствуют общей теории транспортных потоков: с увеличением расчетного периода Тр и среднего значения абсолютные колебания растут, а относительные

снижаются.

а) ' ' 6) .

Рлс.З

Анализ числа дополнительных остановок при задержках поездов по неприему техническими станциями показал, что оно зависит не только от числа путей и загрузки обслуживающих каналов на этих станциях, но и от числа обгонных путей на предузловых раздельных пунктах. Оценка влияния колебаний загрузки обслуки-вающего канала (бригад ПТО, горки) технической ствшки но число остановок задержанных поездов показала, что зто влияние незначительно и.расчет можно вести по сродней загрузке ]>

В заключительной часта главы излогкон порядок определения потерь от "окон" для производства работ по развитию стащкк.

3 состой главе "Особенности оптимизации этпг.ности развития в условиях неопределенности" решается' задача выбора впри-

анта этапносги при неопределенности исходной информации о размерах предстоящей работы и потребных капиталовложениях. Осно- . вннми причинами, по которым в реальных условиях получить достоверную информацию не представляется возможным, являются: определение потребны:: капиталовложений по укрупненным показателям стоимости строительства или аналогам, что дает погрешность до 15-20$; вероятностный' характер прогноза размеров работы, достоверность которого снижается до 1,5-295 с каждым годом удаления от начального момента; возможность изменения цен на строительство и норм эксплуатационных расходов. Таким образом сама постановка вопроса об определении строго установленной оптимальной траектории развития станции на 15-20 лет вперед является неправомерной. Речь может идти об области вероятных оптимальных решений.

Согласно условию (10) переход к очередному этапу развития наступает при достижении некоторого граничного значения размеров работы tf'mj , а зона вероятных оптимальных сроков перехода (зона неопределенности переходов) определится точками пересечения горизонтальной линии, проведенной на уровне N¡.j , с границами вероятных значений объемов работы (рис.4). При учете в левой части неравенства (10) возможной погрешности в определении капитальных затрат оказывается, что и само значение "¿-у бутдат неопределенным, лежащим в некотором интервале от fill" до N™J ; ото увеличивает зону неопределенности переходов (см.рис.4).

Для принятия решения в таких условиях обычно практикуется сжатие зоны неопределенности с помощью серии оптимизационных расчетов для различных условий функционирования или крито-

Рис.4 .

риев оптимальности. В диссертации предложен принципиально новый метод выбора варианта в условиях .^определенности исходной информации, базирующийся на обоснованном в третьей главе принципе определения оптимального состояния станции в.любой год расчетного периода. Метод позволяет отказаться от многократного повторения оптимизационных расчетов и не требует, как и при детерминированной постановке задачи,,большой продолжительности планируемого периода. Процедура поиска оптимального варианта этапности состоит из двух частей, первая из которых заключается в определении границ области оптимальных траекторий развития станции или узла и зон неопределенности переходов, а вторая -в вероятностном анализе полученных зон неопределенности.

Область оптимальных траекторий можно установить, решая в детерминированной форме задачу оптимизации при граничных значениях прогнозных объемов работы и . к

* Я'" „ гяах _ капитальных затрат к-^- и ^¿^ .. При отом достаточно рассмотреть наиболее ■неблагоприятные сочетания: "минимальные размеры движения и максимальные капиталовложения из-за повышения

цен на строительство", а также "максимальные размеры движения и минимальные капиталовложения". Реализация первой части рассматриваемого метода позволяет очертить область оптимальных решений, отделив ее от области заведомо невыгодных решений, а также выявить варианты технического состояния, не лежащие на оптимальной траектории развития, которые можно исключить из дальнейшего рассмотрения. * •

Для решения второй части задачи - определения более точного положения оптимальной траектории развития станции - был выполнен анализ влияния колебаний размеров работы по годам на сроки выгодности переход! к очередным этапам. В результате установлено, что переход к очередному этапу развития всегда целесообразен с того года, начиная с которого объем работы не опускается ниже граничного уровня ^ • . Однако выгодность ввода этапа может наступить и раньше этого года при условии, что каждое уменьшение размеров работы от уровня компен-

сируется таким же или большим превышением их в предшествующие годы. Это позволяет дать вероятностную оценку целесообразности ввода очередного этапа в различные годы внутри зоны неопределенности переходов, исходя из вероятностей тех или иных значений размеров работы по годам расчетного периода.

Вероятность целесообразности ввода очередного этапа в год к зоны неопределенности переходов ( /с « 1,2,...,/? ) может быть представлена следующим образом

Рк Р^С^*) . (20)

к '

где Ра^\и''.*) - вероятность того, что, начиная с года К ,

объем работы но снизится до величины» меньшей

- увеличение вероятности, связанное с возможностью уменьшения объема роботы после года Н ниже уровня /У; - при условии создания запаса экономии эксплуатационных расходов за счет превышения значения Л^ • в предшествующее годы. Как показали расчеты, величина Р^ЦХи'*) обычно не превышает С,03 и, как правило, не вызывает изменения года выгодности ввода нового этапа, что дает основание принять /°Л (А'*)®* - Р°Ц%и1*) . Учитывая это; вероятности целесообразности ввода очередного этапа по годам зоны неопределенности при учете только ошибок прогноза объемов работы могут быть подсчитаны пс формуле

ПгС^ , (21)

^ -

где Л';^) - вероятность того, что в год £ размеры работы буяут не меньше граничного уровня . Л^- . Поскольку ошибки прогноза имеют нормальное распределение,'

Р С у » V. ) = -(/- -)) ,, (22)

где Нь - среднее прогнозное значение объема работы Ъ -го года;

~ среднекварратическое отклонение величины ; ф(к) - приведенная функция Лапласа. При учете кроме ошибки прогноза вероятной погрешности определения капитальных затрат само граничное значение объема работы //; • будет иметь, вероятностный характер. Если принять, что оно распределено по нормальному закону со средним значением //(■_; и среднеквадратическны отклонением <Гу. , , то вероя-

тность целесообразности ввода очередного этапа в год К может быть определена из выражения

ТПП —* /Пь'Л --

. «гз)

к""* ../"¿Л

Гщ} гтах - Размах колебаний . 2тх = N¿^ ~ N .

В диссертации установлено; что срок целесообразности ввода очередных этапов находится между точками пересечения среднего граничного значения • со средним М^ и минимальным

прогнозным значением объемов работы (см.рис.4). Размеры зон неопределенности зависят, главным образом, от средних темпов роста объемов работы, вероятных ошибок прогноза и точности определения капитальных затрат. Размеры зон увеличиваются с удалением от начала расчетного периода; для сжатия их необходимо периодически корректировать прогноз объемов работы, а также повышать точность подсчета капитальных затрат за счет внедрения САПР.

Седьмая глава "Обоснование зтагаюсти развития и изменений типовых схем промежуточных станций" посвящена совершенствованию схем этих станций на основе оптимизации отапности их развития.

Анализ показал, что развитие, промежуточных станций обусловлено тремя основными причинами: реконструкцией грузовых устройств; примыканием подъездных путей; усилением пропускной и провозной способности линий. При этом в виде отдельных этапов можно представить только развитие промеяуточных станций в связи с усилением.пропускной способности линий. В общем случае в этом развитии целесообразно выделять три этапа, первый из которых соответствует станции однопутной линии с двумя приемо-

отправочными путями, второй - укладке дополнительных приемо-отправочшх путей в связи с увеличением размеров движения и вводом пакетного графика и третий - переустройству в связи с укладкой второго главного пути на участке.

Выбор этагшости развития промежуточных станций представляет собой частный случай общей задачи оптимизации, когда моменты перехода от одного этапа к другому заданы, а конечное состояние станций одинаково во всех вариантах этапности. Процесс оптимизации состоит из двух шагов с фиксированной величиной каждого, равной времени эксплуатации станции соответственно ка первом Тх и втором Тж этапах развития. В результате анализа установлено, что на первом.зтепе может быть три, а на втором этапе - .два альтернативных варианта технического состояния, отличающихся степенью, учета перспективы развития. Значения критерия оптимальности будут иметь вид: на первом шаге ' ' . •

т1/П(Птг,5(и?) ~ Л", р,^«,^

(24)

на втором шаге

опт

Лт в — тип

, (25)

где Ki - капиталовложения з развитие станции на первом этапе при соответствующем варианте технического состояния ( £ = I, 2, 3); 31 - годовые расходы по содержанию станции при соответствующем варианте технического состояния станции ( £ = I, 2, 3, 4, 5);

^¿-j - капитальные затраты для перехода от £ -го к j -му варианту технического состояния (£=1,2,3,4, 5; ; 4, 5, 6);

з Son

3 ■ . - дополнительные эксплуатационные расходы при соответствующем варианте перехода, связанные с предоставлением покон" для производства строительных работ;

T^Tj^Tg - срок эксплуатации станции до сооружения второго главного пути на участке. Поскольку оптимальная этапность развития возможна только в рамках рациональных схем станций в диссертации предложены изменения рекомендованных ИПСУ-78 типовых схем промежуточных станций, внесение ксторых создаст благоприятные предпосылки • . для поэтапного развития. Реализация предлагаемых изменений позволит обеспечить:

на станциях поперечного типа - сокращение длины станционной площадки, горловины станции и' строительной длины путей;

на станциях продольного типа однопутных линий - сокращение длины маневровых полурейсов при обработке сборных поездов на 200 м;

на станциях полупродольного типа - сокращение объема земляных работ на сооружение вытяжного пути, уменьшение строительной длины путей и сохранение положения всех стрелочных перево-

дов 1фи строительстве второго главного пути.

В восьмой главе "Разработка практических рекомендаций по этапности развития горловин и парков технических станций" определяется целесообразность проектирования горловин станций с учетом последующих этапов развития, дается обоснование необходимой частоты к .рационального шага увеличения числа путей в парка.:, а также устанавливается эффективность концентрации работ по развитию станций за счет сокращения затрат на повторную организацию строительства.

Анализ работ, посвященных вопросом проектирования горловин станций, позволил установить, что хотя в них и решены основные вопросы, касающиеся конструкции, оценки качества и пропускной способности, однако горловины рассматриваются, как правило, в завершенном виде, что обеспечивает максимальную их компактностьЛоэтому при увеличении числа путей в парках обычно требуется разборка и перекладка части стрелочных переводов в горловинах.

В диссертации получено условие целесообразиости учета перспективы при выборе решения по горловинам и обеспечения возможности поэтапного наращивания числа путей в парках с минимальными бросовыми работами:

«г-^ • (2б)

где К- дополнительные расходы, связанные с подготовкой горловина на £ -м этане развития к ^ -аду этапу;

&З1 - разница эксплуатационных расходов по содержанию постоянных устройств в парке при проектировании горловин без учета и с учетом последующих этапов;

- продолжительность эксплуатации парка на * -м этапе;

К- стоимость бросовых работ, возникающих при переходе от £ -го к ] -му этапу, при отсутствии учета перспективы;

К^ - возвратные суммы от использования материалов разбираемых путей, стрелочных переводов и других устройств; ."

9- • - дополнительные эксплуатационные потери, связанные с

' V

производством работ по разборке путей и стрелочных переводов, демонтажу светофоров, контактной сети и их устройству на новом месте.

Решая условие (23 ) относительно , могшо получить ее величину, до которой целесообразно принимать конструкцию горловин с учетом последующих этапов развития. Эта величина зависит от частоты переустройства станции и числа путей, добавляемых в парках на отдельных этапах развития. При исследовании вопроса о необходимой частоте и рациональном шаге увеличения числа путей в парках станций приняты следующие исходные предпосылки:

отсутствие задержек поездов из-за недостатка путей;

одинаковый суммарный срок строительства парков станций при любом числе этапов развития; '

идентичность критерия эффективности при оптимизации этап-ности развития и обосновании частоты и шага увеличения числа путей.

Выбор рациональной частоты и шага переустройства осуществлялся методом последовательного направленного перебора вариантов со скользящим периодом суммирования затрат. При этом произ-

водилось попарное сравнение вариантов: в одном из них в парке предусматривалась уклагма m^i путей с доведением их числа через t-L лет до tnB*j путей ), а во втором варианте

намечалось сразу mr+j путей (здесь т0 - минимальное потребное число путей на начало расчетного периода).

Сравнивались приведенные расходы в первом варианте /7; и во втором варианте Uj за период суммирования , который равен предельному сроку обеспечения устойчивой работы станции при числе путей в парке ш0 * I .

ni^Ki + nK+i.a^+Wu + n&fc ; (27)

nj = Kj+ ПК + ¿.9j Ot = *! , (28)

где Kt.Kj - стоимость MP по укладке в парке сразу соответственно mg+L и mB*j путей; '

Г/- затраты, связанные с организацией строительства; - годовые эксплуатационные расходы по содержанию парков в первом и втором вариантах; • - разница соответственно капитальных затрат и годовых эксплуатационных расходов между первш и вторым вариантами;

_ дол

Л¿.j - расходы, связанные с дополнительным этапом развития парка, которые при рациональной конструкции горловин практически равна стоимости повторной организации строительства.

Величина i варьировалась, начиная с L - I. Если оказывалось, что f]i < /7■ . то в парке предусматривалось /я^б путей г: расчет на этом заканчивался. Если /7- ^ П; , то в парке намечалось сразу не менее j путей, но при этом расчет

продолжался: проверялась целесообразность укладки в парке Ппутей при периоде суммирования затрат равном .

Таким образом, условие целесообразности укладки в парке сразу не менее т^] путей будет иметь вид:

Расчеты показали, что рациональная расчетная частота увеличения числа путей в парках станции не зависит от начальных значений размеров .движения и темпов их роста, Она определяется соотношением затрат на укладку и содержание одного дополнительного пути и величины единовременных расходов, связанных с повторной организацией строительства; последние зависят в основном от месторасположения станции на сети железных дорог и способа производства работ по ее развитию.

Как показал анализ, путевое развитие участковых станций, расположенных в местах постоянной .дислокации строительных организаций, целесообразно увеличивать не чаще, чем через период tnp = 20-25 лет, а сортировочных станций - не чаще, чем через 25-30 лет. При производстве работ вахтовым методом, tnp увеличивается для участковых до 30-35 лет, а для сортировочных станций - до 40-45 лет. Полученные результаты соответствуют срокам, принимаемым при решении аналогичных задач на железных дорогах ОНА, Канады и других стран.

В реферируемой главе показано, что рост 4jh на строительство и норм эксплуатационных расходов существенного влияния на полученные сроки целесообразности наращивания путевого развития станций не оказывает, поскольку при этом одновременно увеличиваются расходы на укладку и содержание путей и на повтор-

(29)

нук организацию строительства, что видно из неравенства ( 29) •

Что касается шага увеличения числа приемэ-отправочных путей, то он должен приниматься в зависимости от величины прироста размеров движения за период ¿„^ из расчета I путь на 12 поездов в сутки. Число путей, добавляемых в сортировочных порках станций, будет зависеть не только от прироста размеров переработки, но и от плана формирования поездов. Как показал анализ, исходя из рациональной этапности, на односторонних сортировочных станциях предгорочные парки целесообразно наращивать лучками по 8 цутей, а на двусторонних станциях - группами не менее 4-х путей.

Изложенные результаты справедливы .для точечного прогноза перспективных размеров .движения, применяемого в настоящее время в практике проектирования. При интервальном прогнозе, который должен внедряться в будущем, • расчетная частота увеличения . числа путей в парках не изменится, возникает лишь необходимость определения шага увеличения,.рациональное значение которого будет, как правило, разным для нижнего и,верхнего пределов прогнозных размеров движения. В. этом случае рекомендуется принимать наиболее вероятный рациональный, шаг, определяемый по величине сре.цних прогнозных размеров, движения.

Полученная ранее расчетная частота переустройства парков может иметь некоторые отклонения фактически з ту или пнуто сторону, что связано с ошибками в прогнозе размеров двикенкя.

В .диссертации было исследовано влияние схемы взаимного расположения парков на возможности, поэтапного развития горловин участковых и сортировочных станций. Эти вожозносте обеспечиваются, если имеются условия для развитая каждого парка

независимо от других парков станции. Для достижения максимальной идентичности полезных длин путей развитие парков следует осуществлять по так называемому объемлющему принципу, при котором вновь укладываемые пути как бы охватывают ранее уложенные.

С учетом этого благоприятные условия для поэтапного развития горловин создаются в схе'ыах участковых станций полупродольного типа и в схемах сортировочных станций с последовательным расположением парков. В диссертации предложены конструкции горловин участковых и сортировочных станций, отвечающих требованиям поэтапного развития. Пример этапности развития горловин и парков участковой станции грузокапряженной магистрали представлен на рис.5.

Анализ свыше 50 проектов расширения и реконструкции станций, выполненных в институтах Главтранспроекта в 1973-1950 г.г., показал, что наибольший удельный вес в общих капитальных затратах имеют, работы по развитию парков, включающие подготовку территории строительства, воззедекие земляного полотна и искусственных сооружений, укладку верхнего строения пути, реконструкцию ЭЦ стрелок и сигналов, контактной сети и устройств ПТО в парках..Затраты на эти работы составляют до 85$ общей стоимости строительно-монтажных рабл. В периоды выполнения этих работ нарушается нормальная, эксплуатационная деятельность станций, возникают задержки поездов и поездных локомотивов, увеличиваются простои вагонов на'станциях. Поэтому в целях сокращения числа таких периодов, а также для уменьшения расходов на повторную организацию строительства все работы по расширению и реконструкции путевого развития станций целесообразно концент-

►и го

Схема, этап но ста разЬатия участкобоИ станции црузонапряженной магистрали

Дежурный пинкт квнтахамЯ сети

-1а-

Этапы разбития:

-первый

---Второй

--- третий

Рис. 5

рировать в один этап, приурочивая срок его реализации к сроку увеличения числа путей в парках. Остальные мероприятия по повышению пропускной и перерабатывающей способности, не требующие затрат на организацию строительства и не вызывающие особых затруднений в работе станций (ввод дополнительных маневровых локомотивов и бригад ОТО, оборудование горок устройствами автоматизации сортировочного процесса, модернизация устройств ЭЦ и др.), могут осуществляться в интервалах между сроками ввода очередных этапов наращивания путевого развития.

ОБЩИЕ ШВОДЫ-.

Результаты исследования позволяют сделать следующие основные выводы.

1. В условиях растущих перевозок поэтапное развитие станций и узлов является объективной необходимостью, обусловленной непрерывным увеличением потребной пропускной способности и дискретным характером наращивания наличной пропускной способности станционных устройств. Реализация оптимальной этапности развития станций представляет собой эффективный способ повышения отдачи капитальных вложений в условиях их дефицита.

2. Для оценки вариантов этапности. рекомендуется использовать два критерия эффективности - критерий оптимальности процесса развития станции и критерия оптимальноС1л ее состояния. Первый критерий применяется .для выбора решений на " отдельных шагах оптими'ации, а второй - .для выбора оптимального состояния в лю*ой год расчетного периода.

3. Оптимальным вариантом состояния станции или узла в лто-

бой год планируемого периода является вариант с наибольшей пропускной (перерабатывающей) способностью, для которого условно-оптимальным управлением является сохранение достигнутого на этот год уровня развития постоянных устройств и технологии работа. Как показал анализ, обоснование этапности необходимо даже при заведомом отсутствии достаточных ресурсов на развитие станции, поскольку оптимальная траектория развития станции в координатах "время-состояние" является ориентиром, к которому необходимо стремиться при снятии ограничений по материальным, денежным и топливно-энергетическим ресурсам.

4. По условиям окупаемости удорожание со временем строительных работ отдаляет сроки целесообразности ввода очередных этапов. Увеличение же норм эксплуатационных расходов требует приближения этих сроков. При одновременном росте стоимости строительства и норм эксплуатационных расходов наблюдается тенденция приближения оптимальной траектории развития станции к полученной при постоянных стоимостных показатилях.

5. Для получения объективных результатов "ри выборе варианта этапности развития станций рекомендуется:

в состазе учитываемых капитальных затрат особо выделять расходы, связанные с организацией строительства, поскольку общая сутаса их будет зависеть от числа этапов;

методику определения эффективности многоэтапных капиталовложений дополнить требованием сопоставимости вариантов по суммарному сроку строительства.

Реализация этих рекомендаций будет способствовать укрупнению этапов, ускорению ввода их в эксплуатацию, обеспечению .длительных сроков стабильной работы станций без переустройств и уменьшению воздействия на окружающую среду.

6. При определении годовых эксплуатационных расходов, нелинейно связанных с коэффициентом загрузки станционных устройств, необходимо учитывать нестационарность транспортных процессов, обусловленную неравномерностью движения поездов и случайным характером наличной пропускной способности. При учете колебаний загрузки станционных устройств эксплуатационные расходы, связанные с простоями подвижного состава в ожидании обслуживания, задержками поездов по неприему и из-за враждебности маршрутов, возрастают на 10-20% по сравнению с расходами при работе станции в условиях стабильной загрузки. Если учитывать только неравномерность .движения, не принимая во внимание колебаний наличной пропускной способности, то это приведет к занижению указанных эксплуатационных потерь на 5-10% и искажению результатов оптимизации этапности.

7. Необходимые в расчетах эксплуатационных расходов числовые характеристики наличной пропускной способности станционных устройств могут быть определены по формулам, полученным в .диссертации, С увеличением продолжительности расчетного периода среднеквадратическое отклонение наличной пропускной способности возрастает, а коэффициент вариации снижается, что соответствует общей теории транспортных потоков. Так как относительные колебания наличной пропускной способности существенно ниже колебаний размеров движения поездов, то большую роль в суммарном воздействии на простои и задержки подвижного состава играет неравномерность .движения,

8. В условиях неопределенности исходной информации можно определить достоверно только область оптимальных решений, внутри которой лежит искомая оптимальная траектория развития ста-

нции или узла. При этом целесообразно вначале определить границы области оптимальных решений, а затем путем вероятностного анализа зон неопределенности переходов установить рациональные сроки ввода очередных этапов развития. -

9. Выбор этапности развития,промежуточных станций, осуществляемой в комплексе мер по усилению пропускной и провозной способности, железнодорожных линий, представляет собой частный случай общей задачи оптимизации, в котором сроки перехода к очередным этапам фиксированы, а конечное состояние во всех вариантах одинаково. Для этого с.лучая рекомендуется использовать предлагаемые в диссертации" типовые схемы станций, обеспечивающие минимум бросовых работ и полную прземственность схем путевого развития на однопутных и двухпутных линиях.

- 10. Оптимальная"этапность развития станций может быть достигнута при таких конструкциях.горловин-и парков, которые создают возможность беспрепятственного наракдевания числа путей до размеров, необходимых в отдаленной перспективен в то же время обеспечивают максимальную идентичность полезных длин и рациональное секционирование путей. Реализация.таких конструкций возможна и экономически целесообразна для участковых станций полупродольиого.типа ,и других видов:станций с 'последовательным .расположением парков.

II. Как показали, расчеты, в зависимости от положения по. отношению к местам базирования строительных организаций путевое развитие участковых станций целесообразно наращивать .один роз в 20-35 лет, а сортировочных станций -один раз в 25-45 лет, что согласуется с -итатом -зарубежных- железных дорог. В зависимости от прироста размеров движения за указанные сроки шаг

увеличения числа пркемо-отправочных путей следует принимать из расчета I путь на 12 поездов в сутки. Число путей з подго-рочных парках односторонних сортировочных станций рекомендуется увеличивать пучками по 8 путей, а на двусторонних станциях - группами не менее 4-х путей.

12. Для сокращения суммарных затрат на поэтапное развитие станций и уменьшения помех' при их эксплуатации необходимо работы по развитию отдельных парков концентрировать в один этап, включая п него все остальные работы по изменению путевого развития станции. В интервалах между сроками ввода отдельных этапов развития путей и парков целесообразно реализовать мероприятия, которые не требуют расходов на повторную организацию строительства и не создают особых помех в работе станций.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Ефименко В.И. Определение среднего времени ожидания окончания формирования методом Монте-Карго// Совершенствование эксплуатационных процессов на железнодорожном транспорте: Тр. ЛИШЬ. - 1971. - Вып. 302. - С.39-51.

2. Ефименко Ю.И., Мамаев Ф.П. О комплексном расчете под-горочных парков// Вопросы эксплуатации железных дорог и проектирования станций: Тр.ЛЮТГа. - 1972. - Вып. 334. - С.43-51.

3. Ефименко Ю.И. К вопросу оценки потерь от простоев подвижного состава в ожидании обслуживания// Резервы улучшения эксплуатационной работы: Тр. ЛШЖТа. - 1973. - Вып. 364. - С. 25-33.

4. Филиппов Н.М., Суходоев В.С,, Ефименко Ю.И. Реконструкция станций линии Москва-Ленинград// Проблемы развития скоростного движения поездов. - Л.: Транспорт, 1974. - С.152-169.

5. Ефименко В,И. Определение числа остановок грузовых по-

езд^в при задержках их перед техническими станциями// Вопросы интенсификации эксплуатационной работы железных дорог: Тр. ЛШЖТа. - 1977. - Вып. 412. - С.60-85.

6. Ефименко Ю.И. Моделирование потоков грузовых поездов, поступающих на станции// Вопросы автоматизации эксплуатационной работы железных дорог: Тр.ЛИИЖТа. - 1976. - Вып. 400. -С.47-54.

7. Ефименко Ю.И. Проектирование горловин с учетом этапно-сти развития станций// Совершенствование эксплуатационной работы в транспортных узлах: Тр.ЛИИЖТа. - 1981. - С.98-1С?.

8. Филиппов М.М., Суходоев B.C., Ефимснко Ю.И. Проектирование станций специализированной грузовой магистрали// Вопросы проектирования специализированных грузозых железнодорожных магистралей: Тр.ЛКЖТа. - 1981. - С.50-72.

9. Ефименко Ю.И., Логинов С.И., Бахтиаров Ю.М. Выбор принципиальной схемы участковой станции ЕА!,'.а// Методические. указания по проектированию железнодорожных станций и узлов. - Киев: Кмевгилрстранс, 1981. - С.3-12.

10. Ефимснко Ю.И; К вопросу этапности развития железнодорожных станций и узлов// Вопросы совершенствования эксплуатации и развития железнодорожных узлов: Тр.ЛИИЖТа. - 1982. - С. 81-89. " '

11. Филиппов М.М., Ефимснко Ю.И. Особенности проектирования участковых станций специализированной грузной магистрали при полезной длине путей в порожнем направлении 2100 м// Оптимизация плакирования на желозноцороянсм транспорте: Тр. ЛИШТа.

- 1983. - C.IC5-II3.

12. Ефименко Ю.И., Логинов С.Я. Проектирование сортировочной станции. Методические указания к курсозому и диплоию:>:у проектированию. - Л.: ЛШ-ЖТ, 1983. - 27 с.

13. Оптимизация этапности развития сортировочных станций

в узле/У Проблемы перспективного развитая железкодорокшх станций и узлов: Мсавуз.сб.научн.статей. - Гомель: БеЛИП, 1987.

- С.15-23.

14. Ефименко К1.К. Влияние тенденций изменения стоимостных показателей на очередность развития станций и узлов// Интенсификация эксплуатационной работа на железных дорогах: Tfc.JiKK.Ta.

- 1988. - С.52-59.

15. Еф'лкенко Ю.И. Обоснование принципа выбора оптимальной этапности развития железнодорожных станций и узлов/ Деп. з цштги МПС 25.01,89, lh 4782. - JI.: ЛЖЁТ, ISS8. - 20 с.

16. Ефименко Ю.И. Учет неопределенности информации при оптимизации развития станций и узлов/ Деп. в ЦНЙИТЗИ МПС 25.01.89, г? 4783. - Л.: ЖЖГТ, ISB8. - 21 с.

17. Ефименко Ю.И. Учет нестационарности транспортных потоков при определении времени ожидания обслуживания// Вопросы совершенствования системы автоматизированного проектирования железнодорожных станций и узлов: Меявуз.сб.научн.трудов. -Ташкент: ТайКТ, 1989. - Вып. 214/54. - С.23-31.

18. Ефименко Ю.И. Исходные предпосылки и закономерности оптимизации отапности развития станций и узлов// Совершенствование технологии работы железнодорожных станций и узлов: Межвуз. сб.научн.трудов. - Гомель: БелИИШТ, IS89. - C.II-I7.

19. Ефииснко Ю.И. Выбор оптимальной этапности развития железнодорожных станций и узлов. Учебное пособие. - Л.: ЛИИЖТ, 1989. - 50 с.

20. Ефиыенко Ю.И. Выбор рациональной'этапности развития устройств для грузового движения в узле// Научно-технический прогресс в развитии станций и узлов: Межвуз.сб.научн.трудов.

- М.: ЖИТ, 1989. - Вып. 829. - С.75-77.

21. Ефименко Ю.И. Особенности выбора оптимального варианта этапности развития станций// Проблемы наращивания мощности железнодорожных.станций и узлов: Межвуз.ей.научн.трудов, - М.: ШИТ, 1990. - Вып. 840. - С.40-49,

22. Влияние продолжительности "окон" для производства строительных работ на станциях .двухпутных линий на задержки подвижного состава// Проблемы перспективного развития железнодорожных станций и узлов: Межвуз.сб.научн.трудов. - Гомель: БелШТ, IS9I. - С.9-15. :

23. Ефиуенко Ю.И., ЫалошевскиЯ С.Г. К вопросу определения годовых приведенных расходов в условиях неравномерности движения// Интенсификация эксплуатационной работы железнодорожного транспорта: Тр. ПШТа. - 1991. - С.31-39.

24. Ефименко Ю.И. Расчет параметров распределения налич-

ной пропускной способности станционных устройств// Проблемы развития железнодорожных станций и промышленных узлов: Меж-вуз.сб.нэучн.трудов. -М.: ШТ, 1991. - Вып. 855. - С.117-124.

25. Ефименко ЮЛ. Выбор этапности развития промежуточных станций при усилении пропускной способности железнодорожных линий// Проблемы развития железнодорожных станций и промышленных узлов: Меквуз.сб.научн.трудов. - М.: МНИТ, 1991. - Вып. 655. - С.124-130.

26. Ефименко Ю.К. Совершенствование типовых схем промежуточных станций// Вопросы совершенствования системы автоматизированного Проектирования железнодорожных станций и узлов/ Деп.

в ДККИТЗИ МПС 20.II.91, № 5651. - Ташкент: ТашНКТ> 1991. -С.33-37.

Подписано к печати -/.5704.92 г. Усл.п.л. 3,0. Печать офсег-ная. Бумага для мноииг. апп. Фор was 60x84 1/16 Бесплатно.

Тирак 150 зкз. Заказ й 5S/.

РТП ПИКТа.С-Петербург, Ьосковский пр,,Э.