автореферат диссертации по транспорту, 05.22.06, диссертация на тему:Проектирование трассы высокоскоростных магистралей в условиях сложного рельефа

На правах рукописи

ЮХИНА Вита Юрьевна

иозо54эет

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТРАССЫ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ МАГИСТРАЛЕЙ В УСЛОВИЯХ СЛОЖНОГО РЕЛЬЕФА

05 22 06 - Железнодорожный путь, изыскание и проектирование железных дорог

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2007 г

003054967

Работа выполнена на кафедре «Изыскания и проектирование железных дорог» государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный университет путей сообщения» (МИИТ)

Научный руководитель — Копыленко Владимир Абрамович, кандидат технических наук

Официальные оппоненты Свинцов Евгений Степанович, доктор технических наук

Сакович Леонид Александрович, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник ВНИИЖТа

Ведущая организация Государственное унитарное предприятие «Российский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи» (ВНИАС МПС России)

/п Л'ТМ'

Защита состоится «/¿г» anhe^ts 2007г в-/¿'час на заседании диссертационного ученого совета Д 218 005 11 при Московском государственном университете путей сообщения по адресу 127994, Москва, ул. Образцова, д.9, ауд. 1235 С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета Автореферат разослан «/¿7» UtQ^TTXiZQQlr

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный гербовой печатью, просим направлять по адресу университета на имя ученого секретаря совета Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук / ^^ Ю А Быков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ Актуальность работы. Постановлением Коллегии МПС от 28 сентября 1994 г утверждена программа развития высокоскоростного пассажирского движения поездов на железных дорогах Российской Федерации на период до 2010 г В ряде зарубежных стран имеется опыт проектирования и строительства высокоскоростных магистралей, однако особенности нашей страны (большие расстояния, разнообразие топографических условий) требуют, наряду с учетом зарубежного опыта, проведения самостоятельных исследований по обоснованию параметров проектирования трассы ВСМ

В качестве одного из наиболее вероятных проектов ВСМ в России рассматривается новая железнодорожная магистраль Москва - Ростов-на-Дону и далее на Сочи и Минеральные Воды с пересечением Главного Кавказского хребта В связи с этим возникает задача выбора параметров трассы высокоскоростной железной дороги в условиях сложного рельефа, что подтверждает актуальность данного исследования

Целью исследования является разработка методики выбора основных параметров трассы высокоскоростной магистрали, прокладываемой в сложных условиях рельефа местности, а также оценка степени влияния этих параметров на тягово-эксплуатационные показатели движения поездов

Предметом исследования являются основные параметры и показатели трассы, крутизна максимального уклона продольного профиля пути, длина линии, степень использования максимального уклона, величины радиусов круговых кривых в плане В число анализируемых тягово-эксплуатационных показателей движения поездов включены следующие- скорость и время хода поездов, расход электроэнергии на передвижение поездов, расходы по пробегу поездов и суммарные эксплуатационные расходы

Методика исследования базируется на анализе влияния основных параметров трассы высокоскоростных магистралей на тягово-эксплуатационные показатели движения поездов и включает экспериментальное проектирование

по топографическому материалу, максимально приближенному к реальным условиям В исследовании применен метод экспертных оценок и метод идеальной точки для решения многокритериальной задачи оптимизации параметров трассы ВСМ

Научная новизна.

1 В диссертации обоснована возможность применения максимального уклона продольного профиля пути до 45%о при использовании перспективного отечественного моторвагонного подвижного состава с удельной мощностью тяги не менее 18-20 кВт на 1 т массы поезда и мощным тормозным оснащением

2 Впервые для высокоскоростных магистралей обоснована эксплуатационная эффективность ограничения максимальной скорости следования поездов по крутым затяжным спускам Рациональное значение уровня ограничения скорости зависит не только от величины уклона и протяженности спуска, но и от видов критериев, которые надлежит минимизировать

3 Показано, что применение на высокоскоростных магистралях, проектируемых в сложных условиях рельефа, кривых в плане относительно малого радиуса (вплоть до 2000-3000м) не приводит к существенному ухудшению тяго-во-эксплуатационных показателей движения

4 Разработана методика выбора основных параметров трассы ВСМ в условиях сложного рельефа

Практическая ценность. Предложенная в диссертационном исследовании методика выбора основных параметров трассы ВСМ в условиях сложного рельефа местности позволяет на предпроектной стадии установить количественную оценку эксплуатационно-экономических показателей работы железной дороги по намеченным вариантам направления магистрали на участках преодоления значительных высотных препятствий, сократить число рассматриваемых проектных решений, сформировать эффективную область альтернатив параметров трассы, на стадии ТЭО-Проект обоснованно рекомендовать к реализации лучший из запроектированных вариантов трассы ВСМ на основе решения

многокритериальной оптимизационной задачи, учитывающей совокупность технико-экономических показателей по каждому варианту трассы Результаты выполненных исследований могут быть использованы при разработке технического регламента нормативов по проектированию высокоскоростных магистралей, а также проектно-изыскательскими инсппугами при разработке проектов ВСМ

Положения, выносимые на защиту.

• Оценка влияния максимального уклона продольного профиля пути на тягово-эксплуатационные показатели высокоскоростного движения

• Обоснование максимальной скорости поездов на участках ВСМ с крутыми затяжными спусками продольного профиля пути

• Анализ влияния параметров плана трассы на тягово-эксплуатационные показатели высокоскоростного движения

• Методика выбора основных параметров трассы ВСМ в условиях сложного рельефа местности

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и одобрены на конференциях МИИТа, проводимых в рамках «Неделя науки» (2001 — 2006 года), а также на заседаниях кафедры «Изыскания и проектирование железных дорог» МИИТа (2001-2006 гг)

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 6 печатных работах

Структура диссертационной работы. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка использованной литературы и приложений Общий объем диссертационной работы - 180 страниц, в том числе 150 страниц основного текста, содержащего 22 таблицы, 37 рисунков и 18 страниц приложений Список использованных источников содержит 118 наименований ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, показана научная новизна и практическая значимость работы, сформулирована цель диссертационного исследования

В первой главе сделан обзор современного состояния высокоскоростного пассажирского движения за рубежом и перспективы его развития в России В работе также рассмотрен социальный и экологический аспект строительства высокоскоростных магистралей, а также вопрос качества перевозочного процесса

Вопросы повышения скоростей движения поездов всегда были в центре внимания отечественных ученых Большой вклад в вопросы скоростного и высокоскоростного движения внесли работы С В Амелина, В И Ангелейко, Б Н Веденисова, М Ф Вериго, А В Гавриленкова, В И Грицыка, Е Н Губенко, В И. Евграфова, О П Ершкова, С С Жаброва, А И Иоаннисяна, В А Копылен-ко, Ф П Кочнева, А А Львова, В С Миронова, В О. Певзнера, Г С Переселен-кова, Е А Сотникова, И В Турбина, Г И Черномордика, М А Чернышева, Г М Шахунянца, А А Цернанта, Б В Яковлева и др Вопросы продольной динамики поезда при скоростном и высокоскоростном движении рассмотрены в работах Е П. Блохина, И И Кантора, Е Л Стамблера и др

Строительство новой высокоскоростной магистрали требует крупных инвестиций Наибольшее влияние на длину линии, объемы работ, стоимость строительства, тягово-эксплуатационные показатели оказывают крутизна максимального уклона продольного профиля пути и радиусы круговых кривых в плане Выбор этих параметров, выполняемый для новых высокоскоростных магистралей, как на предпроектной стадии, так и в составе разработки комплексного проекта, является одной из важных задач проектирования Желание сократить число рассматриваемых проектных решений и обоснованно рекомендовать к реализации лучший из запроектированных вариантов трассы ВСМ приводит к необходимости разработать методику выбора основных параметров трассы в сложных топографических условиях Созданию такой методики посвящено данное диссертационное исследование

Наряду с этим в исследовании выполнен для условий сложного рельефа анализ влияния основных параметров трассы ВСМ на длину линии и на важ-

нейшие тягово-эксплуатационные показатели движения поездов, что позволило сформулировать рекомендации, обеспечивающие рациональное сокращение числа рассматриваемых вариантов

Во второй главе проведен анализ влияния максимального уклона продольного профиля пути на тягово-эксплуатационные показатели высокоскоростного движения

Эффективность работы железной дороги в большой степени зависит от основных ее параметров, принятых при проектировании Поэтому обоснованный выбор крутизны максимального уклона продольного профиля (/тах) - одного из важнейших параметров трассы - является ответственной задачей проектирования высокоскоростной магистрали

В работе при установлении тягово-эксплуатационных показателей движения снято ограничение максимально допускаемой скорости поезда по длине тормозного пути Такой подход может оказаться эффективным при использовании элементов продольного профиля с крутыми уклонами значительной протяженности

На основе исследования по анализу влияния максимального уклона продольного профиля пути на тягово-эксплуатационные показатели высокоскоростного движения получены следующие результаты

В сложных топографических условиях, характеризуемых большой крутизной склонов хребтов и водоразделов, использование весьма крутых уклонов продольного профиля в большинстве случаев приводит к значительному сокращению длины линии и существенно улучшает тягово-эксплуатационные показатели движения поездов

Например, увеличение /тах в 2 раза (с 18 до 36%о) при сумме преодолеваемой высоты АН=500 м (увеличение /тах обеспечивает сокращение длины на участках напряженного хода /н х = АН/1тах , а длина на участках вольного хода остается неизменной /в х = 40 км) приводит к сокращению ■ времени хода поезда на 16-17%,

■ расхода электроэнергии при движении на спуск - на 16%, при движении на подъем - на 20%;

Применение на затяжных спусках рекуперативного торможения, что при максимальной скорости vmax=350 км/ч возможно на уклонах 28-29%о и круче, обеспечивает экономию энергоресурсов, которая тем значительней, чем больше максимальный уклон гтах и сумма преодолеваемых высот ЛН Например, при А#=500 м использование рекуперативного торможения на спуске 36%о уменьшает энергопотребление на 3%, на спуске 42%о экономия возрастает до 4,5%

Максимальное значение удельной величины расходов по пробегу поезда спр (руб/поездо км) имеет место при наибольшем из рассмотренных уклонов 'max =42%о (если рекуперативное торможение в расчет не принимают) и, наоборот, при /тах =1896о (наименьшем из рассмотренных уклонов), когда учитывают рекуперативное торможение Однако независимо от расположения минимума и максимума удельного значения спр, общая величина расходов по пробегу поездов всегда уменьшается при увеличении <тах (рис 1) Это является следствием существенного сокращения длины трассы на участке преодоления значительной высоты при использовании более крутого уклона продольного профиля пути по сравнению с меньшим значением /тях.

Включение в суммарную величину эксплуатационных затрат С расходов по содержанию постоянных устройств Сп„, которые пропорциональны длине линии, еще в большей степени повышает экономическую эффективность применения весьма крутых уклонов на ВСМ Так, при увеличении /тах с 18 до 36%о суммарные годовые эксплуатационные расходы С=Спр+Спу уменьшились на 17-18% Практически это означает, что в условиях сложного рельефа использование для ВСМ пологих уклонов продольного профиля пути не имеет шансов обеспечить конкуренцию применению крутых уклонов

бе jn«w pe*vnep«TH»Horo тсрмомнш с учетом рекупвргшаноги горче.«« кия

Рис. 1. Расходы по пробегу поездов по участку в обоих направлениях движения а - зависимость спр(ДЯ), б -зависимость спр(гтах)

В данной главе также рассмотрен вопрос об эффективности использования максимального уклона продольного профиля пути Установлено, при каком сокращении длины участка вариант с более крутым уклоном будет равноценен по тягово-эксплуатационным показателям варианту с более пологим максимальным уклоном продольного профиля Для примера рассмотрены варианты с максимальным уклоном /тах , равным 30 и 42%о (табл 1)

Таблица I

Показатели Значения показателей будут равнозначны при сокращении длины линии, в %, варианта трассы при /тях=42%!) по сравнению с вариантом при 1тах =30%о

Время хода поезда 1,8-2,0

Расход электроэнергии на передвижение поездов 4,0-4.2 0,5-0,7

Эксплуатационные расходы при 20 парах поездов в сутки 1,3-1,5 0,4-0,5

Примечание В числителе указаны значения без учета рекуперативного торможения, в знаменателе — с учетом рекуперативного торможения

Анализ результатов сопоставления вариантов с максимальным уклоном 'max =30%о и /тах =42%о приводит к выводу, что даже при небольшом сокраще-

нии длины линии вариант с более крутым уклоном приводит к лучшим тягово-эксплуатационным результатам

В проведенных автором исследованиях (рис. 1) было установлено, что расходы по пробегу поездов практически линейно зависят от суммы преодолеваемых высот («туда» и «обратно») при данном значении максимального уклона продольного профиля пути на рассматриваемом направлении

На основе этого предложены следующие формулы для приближенного вычисления разницы расходов по пробегу поездов (руб/пару поездов)

> на преодоление поездами «дополнительной» высоты

Аспр + ö (e-Wl)l A//A'maxl> (1)

> на преодоление поездами «дополнительной» длины

(*-1ш«2) AL, (2)

где /тах1, ima4 2 - максимальный уклон продольного профиля пути соответственно для первого и второго рассматриваемых направлений трассы, %о, А# - разница сумм преодолеваемых высот («туда» и «обратно») между рассматриваемыми направлениями трассы, м, AZ, - разница между расчетными длинами линии по рассматриваемым направлениям трассы, км, а, б, в, г, д - коэффициенты, полученные эмпирическим путем Для максимальных уклонов продольного профиля пути в диапазоне /тах =30~45%о коэффициенты принимают следующие значения а=3,7, £=0,1, «=42, г=11,55, д=0,7

Однако, окончательный вывод об эффективности того или иного варианта направления и параметров трассы требует учета величины расходов по содержанию постоянных устройств Разницу суммарных эксплуатационных расходов (млн руб/год), которая зависит от длины линии и размеров движения поездов, можно получить по формулам

ДСн=Дс^р N- 365 10~6, (3)

ДСь=Дс£р-ЛГ 365 10~6 + ДСпу, (4)

где АСи, АСЬ- разница суммарных эксплуатационных расходов на преодоление «дополнительной» высоты и «дополнительной» длины (млн руб/год), ДСпу- «дополнительные» расходы по содержанию постоянных устройств в варианте с большей длиной (млн руб/год), IV- число пар поездов в сутки

В третьей главе обоснована возможность существования для крутых затяжных уклонов рациональной скорости следования поезда по спуску - уогр, которая может оказаться ниже принятого на ВСМ глобального ограничения скорости Углях (рис 2)

Принятый в исследовании широкий диапазон варьирования очертанием и параметрами продольного профиля пути, а также уровнем ограничения максимальной скорости поездов дает основание рассчитывать на правомерность и объективность в оценке результатов данного исследования

ния скорости уогр на спусках

Получены следующие результаты

Расход электроэнергии на тягу поезда ат уменьшается при понижении уровня ограничения максимальной скорости движения по крутым затяжным спускам Получаемая при этом экономия энергозатрат охватывает широкий диапазон Так, при снижении уогр с 350 до 300 км/ч величина ат уменьшилась на 3 - 9% (меньшее значение соответствуют /тях -42%о, большее - /тах =24%о) Если принять уогр=250 км/ч, то по сравнению с базовым вариантом (уогр=350 км/ч) энергопотребление поездом снизится на 6 - 16% Полученное сокращение

расхода электроэнергии оказалось не столь значительным из-за противоположного действия двух факторов Первый фактор - с уменьшением гогр сократилась протяженность участков пути в пределах крутых спусков, проходимых поездом в режиме тяги - соответственно уменьшилось энергопотребление на тягу поезда, второй - чем ниже уогр, тем с меньшими скоростями поезд преодолевает в режиме тяги подъемы, непосредственно следующие за крутым спуском - соответственно возросло энергопотребление на тягу поезда

Анализ показал, что сокращение расхода электроэнергии по первому фактору превалирует над увеличением аг по второму фактору

Для участков высокоскоростных магистралей, проектируемых в сложных условиях рельефа местности, результаты исследования выявили следующие закономерности

1 Снижение уровня ограничения максимальной скорости поезда на крутых затяжных спусках с 350 до 300 км/ч приводит к уменьшению средней скорости на участке на 6-7%, а при понижении максимальной скорости с 350 до 250 км/ч средняя скорость поезда уменьшается на 18-20%

2 Ограничение максимальной скорости следования поездов по крутым затяжным спускам практически всегда обеспечивает снижение энергозатрат на передвижение поездов Экономия энергоресурсов тем значительней, чем ниже уровень ограничения скорости и чем протяженнее такие спуски Наибольший эффект в экономии данного вида ресурса имеет место при использовании сравнительно пологих значений максимального уклона продольного профиля пути (20-24%о) В пересчете на 1 км длины линии экономия электроэнергии составляет до 5% при /тах =42%о и до 17% при /тах =24%о

3 Применение рекуперативного торможения на затяжных спусках при ограничении обеспечивает дополнительную весьма существенную экономию энергоресурсов, которая тем больше, чем круче уклоны и больше длина таких спусков Указанная экономия электроэнергии достигает 9% в случае использования /та1=24%о и 30% при /тм=4296о

4 Наряду с экономией энергоресурсов при ограничении максимальной скорости следования поездов по затяжным спускам, в вариантах использования относительно пологих значений максимального уклона продольного профиля (порядка 20-24%о), также обеспечивается существенное уменьшение расходов по пробегу поездов - на 4-5% в расчете на 1 км длины линии

Применение рекуперативного торможения на таких спусках не только значительно сокращает общую величину энергопотребления, но одновременно существенно уменьшает расходы по пробегу поездов спр(р) - на 12-15%

5 В вариантах использования весьма крутых уклонов продольного профиля (/тах=40-42%о) понижение уровня ограничения максимальной скорости поездов на спусках, обеспечивая экономию энергозатрат, не приводит к сокращению расходов по пробегу поездов Только при учете стоимости рекуперируемой при торможении электроэнергии расходы по пробегу поездов уменьшаются

На эффективность каждого из вариантов ограничения максимальной скорости поезда по затяжным спускам может оказать влияние общее очертание (конфигурация) продольного профиля ВСМ на участке значительного протяжения Поэтому эксплуатационная оценка эффективности каждого из рассматриваемых уровней уогр осуществлена еще и статистическим методом

Результаты проведенного статистического исследования таковы « Отсутствие ограничения максимальной скорости следования поездов по затяжным спускам ^огр= Утях=350 км/ч), наряду с обеспечением минимального времени хода, приводит во всех случаях к максимальному расходу электроэнергии

• Для критерия «расходы по пробег}' поездов» однозначного решения нет при отсутствии рекуперации электроэнергии в большинстве случаев целесообразно ограничивать скорость поездов на уровне 250 км/ч, учет рекуперации электроэнергии приводит к 100-процентному числу случаев, когда выгодно применять наименьшее из рассмотренных ограничений скорости поезда (уогр=250 км/ч)

• Если перед станцией, на которой предусмотрена остановка поезда, расположен затяжной спуск, то экономически рационально в пределах данного спуска поддерживать скорость выхода поезда на этот спуск Необходимость повышения скорости на таком спуске оправдана лишь тогда, когда надо обеспечить требуемое (заданное) время хода поезда

В четвертой главе приведены результаты оценки влияния величины радиуса кривых в плане на длину линии, полученные на основе экспериментального трассирования, и рассмотрено влияние радиуса кривых и мест расположения их в пределах затяжных уклонов на время хода, энергопотребление на тягу и на расходы по пробегу поездов

В работе реализованы два варианта построения кривой скорости поезда при движении по кривым в плане Первый вариант - скорость поезда ограничивается только в пределах кривых Второй вариант — на всем протяжении затяжного спуска поезд не увеличивает скорость выше уровня ограничения скорости на кривых, экономя электроэнергию На рис 3 показаны рассмотренные варианты построения зависимостей \(Б) при движении поезда по крутым затяжным спускам

Рис. 3. Рассмотренные варианты кривых скорости движения поезда В табл 2 приведены результаты исследования, учитывающие изменения тягово-эксплуатационных показателей при движении поезда в оба направления

с учетом рекуперативного торможения

Таблица 2

Тягово- Изменения значений тягово-эксплуатационных показателей, в %, при

эксплуатацион- уменьшении радиуса кривой в плане с 7000 до 4000 м

ные показатели Ограничение ско- Ограничение скорости только в пределах кривой

движения поез- рости на всей Кривая располо- Кривая располо- Кривая располо-

дов протяжении за- жена в начале жена в середине жена в конце за-

тяжного спуска затяжного спуска затяжного спуска тяжного спуска

Время хода 10.3 02 И 12

поезда, Т 10,6 0,2 1,8 5,6

Расход элек- -9.0 -0.4 13 и.

троэнергии, Ат -11,0 -0,3 1,1 -1,1

Расходы по про- -4.0 -0.1 м ш

бегу поездов, Спр -9,3 -0,4 0,5 -0,2

Примечание В числителе указаны значения показателей при максимальном уклоне продольного профиля пути 42%о, в знаменателе — при 18%о Положительное значение соответствует увеличению показателя, а отрицательное - уменьшению

Основные результаты исследования приводят к следующим выводам

1 Независимо от радиуса кривой, расположение ее в начале затяжного спуска (в конце этого подъема) не приводит к существенному изменению тяго-во-эксплуатационных показателей движения поездов - изменения находятся в пределах 1 % по отношению к варианту, когда ограничение скорости не требуется

2 При расположении одиночной кривой радиуса от 2000 до 6000 м в середине или в конце затяжного крутого спуска, а также нескольких кривых этих же радиусов в пределах такого спуска, з условиях, когда скорость подхода поезда к спуску V,,,. меньше допускаемой скорости в кривой наименьшего из радиусов удоп(кр), целесообразно ограничивать максимальную скорость на всем протяжении данного спуска на уровне Уд0п(кр) В условиях, когда V,, с>Уд0П(кр), целесообразно обеспечить движение по затяжному спуску со скоростью упс и снижать ее только перед кривой до уровня уД0П(КР), после проследования кривой рационально увеличивать скорость поезда

3 При расположении в пределах затяжного спуска нескольких кривых радиусов от 2000 до 6000 м увеличивать скорость поезда на участках пути, расположенных между кривыми одного и того же радиуса следует только в целях сокращения времени хода поезда, по другим тягово-эксплуатационным по-

казателям это нецелесообразно даже при значительном расстоянии между кривыми.

В пятой главе предложена методика, которая может быть использована для выбора основных параметров трассы ВСМ в условиях сложного рельефа местности. На рис. 4 приведены основные этапы этой методики.

Сбор II л11;»ЛН 1 ИСХОДНЫХ донных

1

Формирование множества исходных вариантов трясен

Оценка аарнантов направления и параметров трассы --------х -

Область эффективного множества в ар кантов на правлении н миря метров трассы

Т

Множество проекты ы* решений

Выбор основных параметров трассы ВСМ, удовлетворяющие условию

Назначение критериев для оденхН эффективности о^ж^вцых Шф&тлгтроь трассы

Решение многокритериальной

задачи огпнмшацнн

Экспертный метод определения весомы* коэффициентов пршиттых крииг> рисе

I

Оптимальное и субоптимальные проектные решения

Мстад идеальной точки

Рис. 4. Основные этапы методики выбора основных параметров трассы ВСМ

Этап «формирование множества исходных вариантов» включает: детальное изучение рельефа местности, инженерно-геологических и гидрологических условий; назначение фиксированных точек трассы и формирование вариантов направления. Также на данном этапе определяются исходные показатели трассы: сумма преодолеваемых высот по направлениям, расчетная длина магистрального хода при назначенных значениях максимального уклона.

Оценка вариантов направления и параметров трассы - следующий этап методики, показан на рис 5. Для приближенного вычисления разницы эксплуатационных расходов между сопоставляемыми вариантами направления и параметров трассы (сопоставление вариантов осуществляют попарно) используют формулы (3) и (4), что позволяет исключить из дальнейшего рассмотрения нерациональные варианты проектных решений Варианты, которые включены в дальнейшее рассмотрение, образуют область эффективного множества вариантов направления и параметров трассы — заключительный этап первой части методики

Рис. 5. Блок-схема оценки вариантов направления и параметров трассы

Первая часть методики позволяет сузить область варьирования основными параметрами трассы, выявив эффективную область альтернатив Варианты трассы с параметрами, вошедшими в эффективную область альтернатив, подлежат детальной разработке с последующим технико-экономическим сравнением, обеспечивающим обоснованный выбор лучшего варианта Данная задача решается во второй части методики

Вторая часть методики, которую можно использовать на стадии ТЭО-Проект, основана на решении многокритериальной задачи оптимизации методом идеальной точки Методика учитывает совокупность технико-экономических показателей по каждому варианту трассы и базируется на применении экспертных оценок

Одной из основных задач методики является подбор таких проектных решений, которые удовлетворяют условию t0K<tp¡w (t0K - окончательно принятое время хода поезда по запроектированной трассе ВСМ, tpau - рациональное время хода поезда по рассматриваемому направлению)

По мнению автора диссертации, рациональное время хода следует устанавливать исходя из экономических условий требуемых капитальных вложений на строительство дороги и размеров необходимой прибыли

При установлении диапазона значений рационального времени хода поезда рекомендуется учитывать следующие условия

1 fmm </рац, где ímm- минимальное время хода поезда между станциями остановки

По каждому намеченному направлению ВСМ первый (исходный) вариант трассы проектируют с использованием максимально возможного уклона продольного профиля на тех участках пути, где его применение обеспечивает сокращение длины линии и уменьшение объемов работ, применяют большие радиусы кривых в плане (6000-7000 м), не требующие ограничения максимальной скорости поезда Зависимость скорости движения поезда v(S) рассчитывают исходя из реализации максимальной скорости на каждом элементе продольного профиля пути Данному варианту кривой скорости v(S) соответствует минимальное значение времени хода поезда между станциями остановки - f

2 'авиа < 'рац < *ж > где *„„„„ - время в пути на авиатранспорте, tw -время в пути по существующей железной дороге (если таковая имеется)

3 /ряц < i™, где /р3гц' - рациональное время хода поезда, обеспечивающее максимум критерия «Чистый дисконтированный доход» (ЧДД)

с с

4 /рац < /рапцр, где /рапцр - рациональное время хода поезда, обеспечивающее минимум критерия «Расходы по пробегу поездов»

Анализ указанных условий позволяет установить диапазон рационального значения времени хода поезда Таким образом, проектные решения по при-

нятым параметрам трассы ВСМ и уровням ограничения максимальной скорости на спусках должны обеспечивать такое время хода поезда, которое находилось бы в установленном диапазоне значений рационального времени хода поезда

При проектировании ВСМ также необходимо учитывать результаты анализа рынка транспортных услуг и наиболее приемлемое время нахождения пассажиров в пути Проведенные социологические исследования показали, что при поездке в ночных поездах целесообразное время в пути составляет 7-9 часов, в дневных поездах - не более 3-5 ч

При выполнении вышеуказанных условий может появиться резерв по времени хода поезда At между конечными станциями остановки

^' = 'РаЦ-'ш1П' (5)

При наличии резерва по времени хода поезда между станциями остановки появляется возможность

• применять кривые в плане с радиусами менее 6000-7000 м, некоторые из которых могут потребовать снижения максимальной скорости, применение этих кривых в условиях сложного рельефа обеспечивает существенное уменьшение объемов и стоимости строительных работ,

• ограничить максимальную скорость поездов на спусках с целью экономии энергоресурсов и уменьшения расходов по пробегу поездов Это обстоятельство позволяет не ограничивать число кривых на рассматриваемом спуске и при необходимости, в целях уменьшения строительных затрат, увеличить количество кривых в плане

На предпроектной стадии время хода поездов можно установить приближенно - по показателям трассы, но не выполняя детального проектирования плана и продольного профиля пути

Формула приближенного определения времени хода пары поездов по показателям трассы ВСМ имеет вид

т = 4-)++дгрз, (6)

П.* УВХ

где Ь0- длина геодезической линии,).- коэффициент развития трассы,а1|Х-удельный вес напряженных ходов, Ун х и х - скорость поезда на участках напряженного хода соответственно в направлении на спуск и на подъем, при движении на спуск скорость рекомендуется принимать равной максимально возможной, а при движении на подъем - равной установившейся при рассматриваемом значении максимального уклона, но не ниже 160-180 км/ч, средняя скорость поезда на участках вольного хода, ее рекомендуется принимать в размере 80% от максимально возможной скорости на высокоскоростной магистрали, Дгрз- поправка, учитывающая время разгона поезда при выходе со

станции и время его замедления при остановке на станции (Д*рз=5-10 мин - в зависимости от уклонов продольного профиля на участках предполагаемого разгона и замедления поезда)

С целью проверки формулы (6) в части погрешности определения времени хода поездов по показателям трассы, в диссертации рассмотрен пример, в котором время хода поездов между станциями остановки определено двумя способами по показателям трассы и на основе тяговых расчетов Приближенное время хода пары поездов установлено по показателям трассы для расчетной длины магистрального хода (без проектирования плана и продольного профиля), а время хода, полученное на основе тяговых расчетов, определено по фактической длине линии, т е по запроектированным вариантам трассы ВСМ Полученная разница между временем хода пары поездов, вычисленным двумя способами, свидетельствует об удовлетворительной точности определения времени хода поездов по формуле (6)

Приведенная формула для приближенного определения времени хода поездов по показателям трассы позволяет на предпроектной стадии исключить из дальнейшего рассмотрения такие вариантные значения параметров трассы, при

которых получаемое время хода поездов заведомо неприемлемо

Выбор лучшего проектного решения по трассе ВСМ основывается на учете экономической значимости следующих критериев эффективности время хода поезда, расход электроэнергии на тягу поездов, эксплуатационные расходы, строительная стоимость, приведенные строительно-эксплуатационные затраты, чистый дисконтированный доход Поскольку критериев несколько, то возникает необходимость решения многокритериальной задачи оптимизации Для этого автором диссертации предлагается использовать метод идеальной точки, основой для применения этого метода может служить экспертная оценка весовых коэффициентов для принятых критериев эффективности

Решение оптимизационной задачи методом идеальной точки базируется на вычислении обобщенного показателя р (расстояние между идеальным и ре-

где грг2, ,гт -нормализованные частные критерии, С,,с2, .,Ст - весовые коэффициенты, учитывающие значимость каждого критерия в общей оценке эко-

т

комической эффективности варианта, =1 (с} > 0)

М

Сущность метода заключается в том, что чем в большей степени рассматриваемый проектный вариант приближается к идеальному, т е чем меньше р, тем данный проектный вариант эффективнее

По этому критерию ранжируют множество всех запроектированных вариантов, и специалист, принимающий решение, имеет возможность, проанализировав и сопоставив оптимальный и ряд субоптимальных (ближайших к оптимальному по р) вариантов, остановить свой выбор на одном из них

Результаты экспериментального проектирования трассы ВСМ в условиях сложного рельефа, близкого к склонам Главного Кавказского хребта, и технико-экономические расчеты подтвердили работоспособность предложенной в данном исследовании методики и обоснованность рекомендаций по выбору ос-

альным вариантами)

(7)

новных параметров трассы ВСМ, а также выводы по главам диссертации

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертационное исследование посвящено вопросам проектирования трассы высокоскоростных магистралей в условиях сложного рельефа

В диссертации сделан обзор развития высокоскоростного движения пассажирских поездов в России и за рубежом, выполнен анализ влияния параметров плана и продольного профиля трассы ВСМ на тягово-эксплуатационные показатели, рассмотрен вопрос обоснования максимальной скорости поездов на участках ВСМ с крутыми затяжными спусками Разработана методика выбора основных параметров трассы ВСМ в условиях сложного рельефа

В исследовании получены следующие результаты и выводы

1 В диссертации обоснована возможность применения максимального уклона продольного профиля пути до 45%о при использовании перспективного отечественного моторвагонного подвижного состава, удельная мощность тяги которого должна составлять не менее 18-20 кВт на 1 т массы поезда и при этом он должен быть оборудован мощной тормозной системой, включающей дисковый, электродинамический и линейный вихретоковый тормоза

2 В сложных топографических условиях, характеризуемых большой крутизной склонов хребтов и водоразделов, использование весьма крутых уклонов продольного профиля в большинстве случаев приводит к значительному сокращению длины линии и существенно улучшает тягово-эксплуатационные показатели движения поездов

При слабо выраженной зависимости длины линии от крутизны максимального уклона, что возможно, когда план трассы ВСМ «зажат» крутыми склонами ущелья, целесообразно использовать уклоны продольного профиля в диапазоне /гаах =24-30%о, поскольку при таких уклонах обеспечивается минимальное энергопотребление на тягу поездов и минимум расходов по пробегу поездов

3 Установлено, что на затяжных уклонах в условиях отсутствия огра-

ничения максимальной скорости поезда на кривых в плане (радиусы кривых 6000-7000 м) существует оптимальная по критерию минимума расходов по пробегу поездов скорость на спусках, которая может оказаться ниже максимально возможной (ут>ж=350 км/ч)

4 При расположении в плане кривых радиуса 4000-6000 м на крутом затяжном уклоне в целях сокращения энергопотребления и расходов по пробегу поездов целесообразно ограничивать максимальную скорость не только в пределах кривых, а на всем протяжении затяжного спуска, даже в условиях, когда оптимальное значение уровня ограничения максимальной скорости на спуске превышает величину допускаемой скорости в кривых (уогр(опт)> г»доп(кр,)

5 В диссертации предложена методика выбора основных параметров трассы ВСМ Первая часть данной методики, которую предлагается использовать на предпроектной стадии, обеспечивает возможность исключения из дальнейшего рассмотрения нерациональных вариантов Вторая часть методики, предназначенная, как правило, для использования на стадии ТЭО-Проект, основана на решении многокритериальной задачи оптимизации методом идеальной точки Методика учитывает совокупность технико-экономических показателей по каждому варианту трассы и базируется на применении экспертных оценок

6 Результаты экспериментального проектирования трассы ВСМ в условиях сложного рельефа, близкого к склонам Главного Кавказского хребта, и технико-экономические расчеты подтвердили работоспособность предложенной в данном исследовании методики и обоснованность рекомендаций по выбору основных параметров трассы ВСМ, а также выводы по главам диссертации

7 Результаты выполненных исследований могут быть использованы при разработке технического регламента нормативов по проектированию высокоскоростных магистралей, а также проектно-изыскательскими институтами при разработке проектов ВСМ

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

л

1. Копыленко В А , Низовских В Ю Технико-экономические предпосылки использования крутых уклонов продольного профиля пути на высокоскоростных магистралях //Проблемы развития транспортных и инженерных коммуникаций 2003 №2-3 С 27-33

2 Копыленко В А , Низовских В Ю Ресурсосберегающая скорость поездов на высокоскоростных линиях //Проблемы развития транспортных и инженерных коммуникаций 2004 №2-3 С 3-6

3 Копыленко В А , Низовских В Ю Ресурсосберегающая скорость поездов на крутых затяжных спусках ВСМ//Межв> зовский сб научн. тр «Актуальные проблемы развития сети железных дорог региона» - Хабаровск ДВГУПС -2004, с 150-165

4 Копыленко В А , Низовских В Ю Обоснование ресурсосберегающей скорости поезда на ВСМ//Трансп стр-во,2005,№1 -С 22-24

5 Копыленко В А , Юхина В Ю Влияние максимального уклона продольного профиля пути на длину трассы ВСМ/Трансп стр-во, 2006, №7 — С 21—24

6 Копыленко В А , Юхина В Ю Проектирование трассы высокоскоростных магистралей в условиях сложного рельефа/Седьмая научно-практическая конференция «Безопасность движения поездов» ТРУДЫ (дополнение), 26-27 октября 2006г Москва, Россия С 61-62

ЮХИНА Вита Юрьевна ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТРАССЫ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ МАГИСТРАЛЕЙ В УСЛОВИЯХ СЛОЖНОГО РЕЛЬЕФА 05 22 06 - Железнодорожный путь, изыскание и проектирование железных дорог Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать Сб. ОЗ. Оф. Тираж 80 экз

Формат бумаги 60x84 1/16 объем 1,5 п л. Заказ - /РЛ".

127994, Москва, ул Образцова, д 15, Типография МИИТа

ВВЕДЕНИЕ.

1. РАЗВИТИЕ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ПАССАЖИРСКОГО СООБЩЕНИЯ И ЗАДАЧИ ПРОЕКТИРОВА

НИЯ ТРАССЫ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ МАГИСТРАЛЕЙ

1.1 Современное состояние высокоскоростного пассажирского движения поездов за рубежом.

1.2 Высокоскоростное пассажирское движение поездов в России.

1.2.1 Отечественный опыт по исследованию проблемы повышения скоростей движения пассажирских поездов.

1.2.2 Перспективы внедрения высокоскоростного движения пассажирских поездов на железных дорогах России.

1.2.3 Основные параметры высокоскоростных пассажирских поездов для России.

1.3 Социальный аспект ресурсосбережения и качество перевозочного процесса в высокоскоростном пассажирском сообщении.

1.3.1 Основные социальные и экологические предпосылки, определяющие целесообразность сооружения высокоскоростных линий

1.3.2 Анализ качества перевозочного процесса в высокоскоростном сообщении.

1.4 Цель и задачи исследования.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МАКСИМАЛЬНОГО УКЛОНА ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ ПУТИ НА тягово-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО

ДВИЖЕНИЯ

2.1 Предпосылки использования крутых уклонов продольного профиля пути на высокоскоростных магистралях.

2.2 Исследование влияния максимального уклона продольного профиля пути на длину трассы ВСМ в условиях сложного рельефа.

2.3 Принятые параметры высокоскоростного поезда ЭПС-1.

2.4 Исследование влияния максимального уклона продольного профиля пути на тягово-эксплуатационные показатели движения поезда.

2.5 Область эффективного использования максимального уклона продольного профиля пути.

2.6 Обоснование возможности приближенной оценки эксплуатационной эффективности вариантов трассы ВСМ.

2.7 Выводы по главе 2.

3. ОБОСНОВАНИЕ МАКСИМАЛЬНОЙ СКОРОСТИ ПОЕЗДОВ НА

УЧАСТКАХ ВСМ С КРУТЫМИ ЗАТЯЖНЫМИ СПУСКАМИ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ

3.1 Постановка задачи.

3.2 Обоснование рационального уровня ограничения максимальной скорости поездов на крутых затяжных спусках.

3.3 Выводы по главе 3.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПЛАНА ТРАССЫ

НА ТЯГОВО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ДВИЖЕНИЯ

4.1 Постановка задачи.

4.2 Оценка влияния радиуса кривых на длину линии.

4.3 Исследование влияния радиуса кривых и мест расположения их в пределах затяжных уклонов на тягово-эксплуатационные показатели движения.

4.3.1 Принятые схемы очертаний плана и продольного профиля участка ВСМ.

4.3.2 Анализ результатов при движении поезда в направлении «на спуск».

4.3.2 Анализ результатов при движении поезда в направлении «на подъем».

4.3.3 Совместный анализ результатов движения поездов «на спуск» и «на подъем».

4.4 Выводы по главе 4.

5. МЕТОДИКА ВЫБОРА ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТРАССЫ

ВСМ В УСЛОВИЯХ СЛОЖНОГО РЕЛЬЕФА

5.1 Основные этапы методики выбора основных параметров трассы ВСМ.

5.2 Определение времени хода поездов при проектировании трассы ВСМ в условиях сложного рельефа.

5.2.1 Рекомендации по установлению рационального времени хода поезда.

5.2.2 Приближенное определение времени хода пары поездов по показателям трассы.

5.3 Обоснование выбора лучшего проектного решения по трассе ВСМ.

5.4 Экспериментальная проверка методики выбора параметров трассы ВСМ в условиях сложного рельефа.

5.5 Выводы по главе 5.

Федеральная система - железнодорожный транспорт, представляющий единый производственно-технологический комплекс с примышленными предприятиями, требует тщательного планирования и эффективного управления. В условиях конкуренции потери от неправильного выбора стратегий развития транспортной системы могут значительно превышать экономию от внедрения различных ресурсосберегающих технологий и сокращения эксплуатационных расходов.

В настоящее время при стабилизации промышленного производства и перевозок нужно обеспечить обоснованное планирование развития железных дорог страны на долговременной основе.

Для железных дорог наиболее предпочтительными являются стратегии глубокого проникновения на транспортный рынок в кооперации с другими видами транспорта, повышение качества транспортного обслуживания и переход на более совершенные технологии. Общей для дорог на сегодняшний день должна быть стратегия, обеспечивающая повышение доходности, обеспечения прибыльности и нормальной рентабельности, улучшения социально-экономического положения работников отрасли. Эффективность работы железнодорожного транспорта в значительной степени связана с обоснованностью решений, принимаемых в различных условиях функционирования транспортного комплекса.

В 60-70-х гг. XX в. на железнодорожном транспорте ряда стран Азии и Европы начались работы по созданию сети магистралей, на которых скорости движения поездов превышают 200км/ч. Эти железные дороги получили название высокоскоростных магистралей (В СМ).

Актуальность работы. Постановлением Коллегии МПС от 28 сентября 1994 г. утверждена программа развития высокоскоростного пассажирского движения поездов на железных дорогах Российской Федерации на период до 2010 г.

В ряде зарубежных стран имеется опыт проектирования и строительства высокоскоростных магистралей, однако особенности нашей страны (большие расстояния, разнообразие топографических условий) требуют, наряду с учетом зарубежного опыта, проведения самостоятельных исследований по обоснованию параметров трассы ВСМ.

В качестве одного из наиболее вероятных проектов ВСМ в России рассматривается новая железнодорожная магистраль Москва - Ростов-на-Дону и далее на Сочи и Минеральные Воды с пересечением Главного Кавказского хребта. В связи с этим возникает задача выбора параметров трассы высокоскоростной железной дороги в условиях сложного рельефа, что подтверждает актуальность данного исследования.

Целью исследования является разработка методики выбора основных параметров трассы высокоскоростной магистрали, прокладываемой в сложных условиях рельефа местности, а также оценка степени влияния этих параметров на тягово-эксплуатационные показатели движения поездов.

Предметом исследования являются основные параметры и показатели трассы: крутизна максимального уклона продольного профиля пути, длина линии, степень использования максимального уклона, величины радиусов круговых кривых в плане. В число анализируемых тягово-эксплуатационных показателей движения поездов включены следующие: скорость и время хода поездов, расход электроэнергии на передвижение поездов, расходы по пробегу поездов и суммарные эксплуатационные расходы.

Методика исследования базируется на анализе влияния основных параметров трассы высокоскоростных магистралей на тягово-эксплуатационные показатели движения поездов и включает экспериментальное проектирование по топографическому материалу, максимально приближенному к реальным условиям. В исследовании применен метод экспертных оценок и метод идеальной точки для решения многокритериальной задачи оптимизации параметров трассы ВСМ

Научная новизна.

1. В диссертации обоснована возможность применения максимального уклона продольного профиля пути до 45%о при использовании перспективного отечественного моторвагонного подвижного состава с удельной мощностью тяги не менее 18-20 кВт на 1 т массы поезда и мощным тормозным оснащением.

2. Впервые для высокоскоростных магистралей обоснована эксплуатационная эффективность ограничения максимальной скорости следования поездов по крутым затяжным спускам. Рациональное значение уровня ограничения скорости зависит не только от величины уклона и протяженности спуска, но и от видов критериев, которые надлежит минимизировать.

3. Показано, что применение на высокоскоростных магистралях, проектируемых в сложных условиях рельефа, кривых в плане относительно малого радиуса (вплоть до 2000-3000м) не приводит к существенному ухудшению тяго-во-эксплуатационных показателей движения.

4. Разработана методика выбора основных параметров трассы ВСМ в условиях сложного рельефа.

Практическая ценность. Предложенная в диссертационном исследовании методика выбора основных параметров трассы ВСМ в условиях сложного рельефа местности позволяет: на предпроектной стадии установить количественную оценку эксплуатационно-экономических показателей работы железной дороги по намеченным вариантам направления магистрали на участках преодоления значительных высотных препятствий, сократить число рассматриваемых проектных решений, сформировать эффективную область альтернатив параметров трассы; на стадии ТЭО-Проект обоснованно рекомендовать к реализации лучший из запроектированных вариантов трассы ВСМ на основе решения многокритериальной оптимизационной задачи, учитывающей совокупность технико-экономических показателей по каждому варианту трассы.

Результаты выполненных исследований могут быть использованы при разработке технического регламента нормативов по проектированию высокоскоростных магистралей, а также проектно-изыскательскими институтами при разработке проектов ВСМ.

Положения, выносимые на защиту.

• Оценка влияния максимального уклона продольного профиля пути на тягово-эксплуатационные показатели высокоскоростного движения.

• Обоснование максимальной скорости поездов на участках ВСМ с крутыми затяжными спусками продольного профиля пути.

• Анализ влияния параметров плана трассы на тягово-эксплуатационные показатели высокоскоростного движения.

• Методика выбора основных параметров трассы ВСМ в условиях сложного рельефа местности.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и одобрены на конференциях МИИТа, проводимых в рамках «Неделя науки» (2001 - 2006 года), а также на заседаниях кафедры «Изыскания и проектирование железных дорог» МИИТа (2001-2006 гг).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 6 печатных работах. ?

Структура диссертационной работы. Работа состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка использованной литературы и приложений. Общий объем диссертационной работы - 180 страниц, в том числе 150 страниц основного текста, содержащего 22 таблицы, 37 рисунков и 18 страниц приложений. Список использованных источников содержит 118 наименований.

5.5 Выводы по главе 5

1. В диссертации разработана методика выбора основных параметров трассы ВСМ в условиях сложного рельефа. Первая часть данной методики, которую предлагается использовать на предпроектной стадии, обеспечивает возможность исключения из дальнейшего рассмотрения нерациональных вариантов. Вторая часть методики, предназначенная для использования, как правило, на стадии ТЭО-Проект, основана на решении многокритериальной оптимизационной задачи методом идеальной точки. Методика учитывает совокупность технико-экономических показателей по каждому варианту трассы и базируется на применении экспертных оценок. Использование данной методики позволяет обоснованно рекомендовать к реализации лучший из запроектированных вариантов трассы ВСМ.

2. Метод идеальной точки с использованием экспертных оценок позволяет обеспечить выбор лучшего варианта трассы с одновременным обоснованием рационального значения уровня ограничения максимальной скорости поездов на крутых затяжных спусках.

3. В диссертационной работе даны рекомендации по установлению рационального времени хода поездов между станциями остановки. Наряду с этим в работе приведена методика приближенного определения времени хода поездов по показателям трассы, что позволяет на предпроектной стадии исключить из дальнейшего рассмотрения такие вариантные значения параметров трассы, при которых время хода поездов заведомо неприемлемо.

4. Результаты экспериментального проектирования трассы ВСМ в условиях сложного рельефа, близкого к склонам Главного Кавказского хребта, и технико-экономические расчеты подтвердили работоспособность предложенной в данном исследовании методики и обоснованность рекомендаций по выбору основных параметров трассы ВСМ, а также выводы по главам диссертации.

149

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертационное исследование посвящено вопросам проектирования трассы высокоскоростных магистралей в условиях сложного рельефа.

В диссертации сделан обзор развития высокоскоростного движения пассажирских поездов в России и за рубежом, выполнен анализ влияния параметров плана и продольного профиля трассы ВСМ на тягово-эксплуатационные показатели, рассмотрен вопрос обоснования максимальной скорости поездов на участках ВСМ с крутыми затяжными спусками. Разработана методика выбора основных параметров трассы ВСМ в условиях сложного рельефа.

В исследовании получены следующие результаты и выводы:

1. В диссертации обоснована возможность применения максимального уклона до 45%о, при использовании перспективного отечественного моторва-гонного подвижного состава, удельная мощность тяги которого должна составлять не менее 18-20 кВт на 1 т массы поезда и при этом он должен быть оборудован мощной тормозной системой, включающей дисковый, электродинамический и линейный вихретоковый тормоза.

2. В сложных топографических условиях, характеризуемых большой крутизной склонов хребтов и водоразделов, использование весьма крутых уклонов продольного профиля в большинстве случаев приводит к значительному сокращению длины линии и существенно улучшает тягово-эксплуатационные показатели движения поездов.

При слабо выраженной зависимости длины линии от крутизны максимального уклона, что возможно, когда план трассы ВСМ «зажат» крутыми склонами ущелья, целесообразно использовать уклоны продольного профиля в диапазоне /тах=24-30%о, поскольку при таких уклонах обеспечивается минимальное энергопотребление на тягу поездов и минимум расходов по пробегу поездов.

3. Установлено, что на затяжных уклонах в условиях отсутствия ограничения максимальной скорости поезда на кривых в плане (радиусы кривых 6000-7000 м) существует оптимальная по критерию минимума расходов по пробегу поездов скорость на спусках.

4. При расположении в плане кривых радиуса 4000-6000 м на крутом затяжном уклоне в целях сокращения энергопотребления и расходов по пробегу поездов при следовании их по спуску целесообразно ограничивать максимальную скорость не только в пределах кривых, но и на всем протяжении затяжного спуска, даже в условиях, когда рациональное значение уровня ограничения максимальной скорости на спуске превышает величину допускаемой скорости в кривых (Уогр^птг* ^„„(кр))

5. В диссертации предложена методика выбора основных параметров трассы ВСМ. Первая часть данной методики, которую предлагается использовать на предпроектной стадии, обеспечивает возможность исключения из дальнейшего рассмотрения нерациональных вариантов. Вторая часть методики, предназначенная для использования на стадии ТЭО-Проект, основана на решении многокритериальной задачи оптимизации методом идеальной точки. Методика учитывает совокупность технико-экономических показателей по каждому варианту трассы и базируется на применении экспертных оценок.

6. Результаты экспериментального проектирования трассы ВСМ в условиях сложного рельефа, близкого к склонам Главного Кавказского хребта, и технико-экономические расчеты подтвердили работоспособность предложенной в данном исследовании методики и обоснованность рекомендаций по выбору основных параметров трассы ВСМ, а также выводы по главам диссертации.

7. Результаты выполненных исследований могут быть использованы при разработке технического регламента нормативов по проектированию высокоскоростных магистралей, а также проектно-изыскательскими институтами при разработке проектов ВСМ.

1. Аккерман Г.Л. Юшаков Л.Ф., Моисеенко О.Л. Влияние ограничений скоростей движения поездов на надежность работы дороги/Межвузовский сборник науч. трудов. вып. 771. -М.: 1986 г., 132 с.

2. Блохин Е.П., Кантор И.И., Маслеева Л.Г., Стамблер Е.Л. Об устройстве сопряжений на переломах продольного профиля пути //Трансп. стр-во, 1982, №3.- С. 46-47.

3. Блохин Е.П., Кантор И.И., Стамблер Е.Л. Сопряжение элементов продольного профиля скоростных железных дорог //Трансп. стр-во. 1987. -№Ю.-С. 8-11.

4. Блохин Е.П., Урсуляк Л.В., Кантор И.И. и др. К обоснованию норм сопряжения элементов продольного профиля высокоскоростной специализированной магистрали //Трансп. стр-во, 1991, №7. С. 12-15.

5. Болотин A.B. Проблемы выбора варианта трассы и параметров высокоскоростной магистрали Москва Ленинград //Трансп. стр-во, 1991, №7. -С. 6- 8.

6. Болотин A.B. Теоретические основы определения экономической эффективности строительства высокоскоростных пассажирских линий и оценка влияния таких линий на национальный доход.: Дисс.док. эко-ном.наук : спец. 08.00.05/МПС РФ; МИИТ. М., 1993. - 401 с.

7. Болотин A.B. Экономическая модель и оценка влияния высокоскоростных линий на национальный доход //Трансп. стр-во, 1992, №2. С. 5 - 9.

8. Болотин A.B. Экономическая оценка высокоскоростного движения по проектируемой линии Москва Ленинград //Трансп. стр-во, 1991, №9. -С. 10-13.

9. Болотин A.B. Экономический аспект строительства высокоскоростных железнодорожных магистралей //Трансп. стр-во, 1990, №11.- С. 7 9.

10. Будущее европейских высокоскоростных сообщений//Ж.д. мира, 2002, №3. С. 12-13.

11. Бучкин В.А., Кантор И.И., Копыленко В.А. Проектирование участка железной дороги: Методические указания к курсовому проектированию /Под редакцией И.И. Кантора. М: МИИт, 2005. - 96 с.

12. Быков Ю.А., Макушкина Е.А. Стратегия формирования и развития сети скоростных и высокоскоростных железнодорожных линии России/Межвузовский сб. научн. тр. «Актуальные проблемы развития сети железных дорог региона» Хабаровск: ДВГУПС. - 2004, с.28-41

13. Вакуленко С.П., Колин A.B. Высокоскоростная магистраль Санкт-Петербург Москва: проблемы и перспективы// Ж.-д. тр-т. - 2006. - №6. -С.47-51.

14. Волков Б.А. Экономическая эффективность на железнодорожном транспорте в условиях рынка. М.: Транспорт., 1996г., 191с.

15. Выбор направления и основных параметров высокоскоростной магистрали Киев Харьков//Трансп. стр-во, 2006, №5. - С. 16-19.

16. Высокоскоростная линия к тоннелю под Ла-Маншем//Ж.д. мира, 2003, №2.-С. 60-63.

17. Высокоскоростное пассажирское движение на железных дорогах/Под ред. Колодяжного H.B. М., Транспорт, 1976 г.

18. Высокоскоростные грузовые поезда //Ж.д. мира, 1988, №6. С. 22- 25.

19. Высокоскоростные железнодорожные сообщения достижения и проблемы //Ж.д. мира, 2001, №2. - С. 5 - 9.

20. Высокоскоростные линии железных дорог Испании в XXI веке//Ж.д. мира, 2002, №12.-С. 17-24.

21. Высокоскоростные линии и защита окружающей среды во Фран-ции//Ж.д. мира, 1988, №10. С. 61- 64.

22. Высокоскоростные электропоезда для железных дорог Испании//Ж.д. мира, 2002, №12.-С. 36-42.

23. Гавриленков A.B. Задача оптимальной реконструкции железнодорожных кривых для повышения скоростей движения поездов методом неопределенных множителей Лангранжа/Межвузовский сборник науч. трудов. -вып. 771.-М.: 1986 г., 132 с.

24. Гавриленков A.B., Иванов Г.Г., Макушкина Е.А. Оптимальная стратегия повышения скоростей движения поездов/Межвузовский сборник науч. трудов.-вып. 771.-М.: 1986 г., 132 с.

25. Грицык В.И. Развитие железнодорожных коммуникаций юга России/ Трансп. стр-во, 2003, №11. С. 11 - 14.

26. Губенкр E.H., Евграфов В.И., Черномордик Г.И., Яковлев Б.В. Технико-экономическая эффективность введения скоростного движения поездов на направлении Москва Крым //Тр. Ин-та/ Днепр. Ин-т инж. ж.д. трансп.- 1969.-Вып. 105.-С. 40-46.

27. Дальчик Л.Н., Хралов А.Я., Петров В.М. От Ленинграда до Москвы за 2,5 часа //Трансп. стр-во, 1990, №1. С. 9 - 11.

28. Дмитренко A.B. Покацкая Е.В. Пассажирские перевозки в условия перехода к рынку //Ж.д. тр-т. 1994. - №4. - С. 2 - 10.

29. Дьяков Ю.В., Ренерт В. Проблема организации высокоскоростного движения между западом и востоком Европы//Ж.д. тр-т. 1995. - №2. -С.24-28.

30. Ершков О.П., Крепкогорский С.С., Зак М.Г. Повышение скоростей движения поездов на кривых участках пути / Исследование возможностей повышение скоростей движения поездов / Под ред. Богданова В.М., Сб. науч. трудов. М.: Транспорт, 1984 г., 84 с.

31. Изыскания и проектирование железных дорог: Учеб. для вузов ж.-д. транс./ И.В. Турбин, A.B. Гавриленков, И.И. Кантор и др.; под ред. И.В. Турбина. М.: Транспорт, 1989. - 479 с.

32. Иоаннисян А.И. Влияние крутизны руководящего уклона на длину железнодорожной линии /Труды МИИТа. М. 1951., с. 119-121.

33. Исмагулова С. Продольный профиль железных дорог для скоростного и высокоскоростного движения поездов: Дис. спец. 05.22.03. Защищена. -М., 1990.- 180 с.

34. Кантор И.И. Высокоскоростные железнодорожные магистрали: трасса, подвижной состав, магнитный подвес: Учебное пособие для вузов ж.-д. транспр. М.: Маршрут, 2004. - 51 с.

35. Кантор И.И., Брюхатов Н.К. Разработка вариантов трассы высокоскоростной пассажирской магистрали «Центр Юг» на участке пересечения Кавказского хребта по направлению Кропоткин - Майкоп - Адлер/М. -1988 г.-6 с.

36. Кантор И.И., Гороховцев Б.И., Козлов В.Ю. О наибольших руководящих уклонах железных дорог для скоростного движения поездов//Трансп. стр-во. 1985. - №9. - С. 8 - 9.

37. Кантор И.И., Копыленко В.А., Исмагулова С. К обоснованию максимального уклона продольного профиля высокоскоростной специализированной магистрали //Трансп. стр-во, 1990, №7. С. 8 - 11.

38. Кантор И.И., Резник В.М. Высокоскоростная магистраль Центр Юг //Трансп. стр-во, 1988, №10. - С. 17 - 18.

39. Киселев И.П. Краткий обзор истории европейских высокоскоростных поездов. Часть 2. //Ж.д. мира, 2006, №1. С. 18- 41.

40. Киселев И.П. Первая высокоскоростная магистраль //Ж.д. мира, 2004, №9.-С. 13-22.

41. Киселев И.П. Прогресс высокоскоростного железнодорожного движения. К итогам V европейского конгресса по высокоскоростному железнодорожному движению//Ж.-д. тр-т, 2006, №5- С. 68-74; №6 С. 7477.

42. Киселев И.П. Состояние и перспективы развития высокоскоростных железнодорожных сообщений. К итогам IV Международного конгресса по высокоскоростному железнодорожному движению //Ж.-д. тр-т, 2003, №6. С. 72-77; №7. - С. 72 - 77.

43. Копыленко В.А. Технико-экономическая модель задачи оптимального переустройства эксплуатируемой линии для повышения скорости поездов/Межвузовский сборник науч. трудов. вып. 771. - М.: 1986 г., 132 с.

44. Копыленко В.А. Экономия энергозатрат и эксплуатационных расходов на высокоскоростных линиях // Ж.-д. тр-т. 2000. №1. С. 64-66.

45. Копыленко В.А., Буякова В.Н. Проектирование ресурсосберегающих трасс ВСМ//Ж.-д. тр-т. 1999. №3. С. 13-17.

46. Копыленко В.А., Низовских В.Ю. Обоснование ресурсосберегающей скорости поезда на ВСМ/ //Трансп. стр-во, 2005, №1. С. 22 - 24.

47. Копыленко В.А., Низовских В.Ю. Ресурсосберегающая скорость поездов на крутых затяжных спусках ВСМ//Межвузовский сб. научн. тр. «Актуальные проблемы развития сети железных дорог региона» Хабаровск: ДВГУПС. - 2004, с.150-165.

48. Копыленко В.А., Низовских В.Ю. Ресурсосберегающая скорость поездов на высокоскоростных линиях //Проблемы развития транспортных и инженерных коммуникаций. 2004. №2-3. С. 3 -6.

49. Копыленко В.А., Низовских В.Ю. Технико-экономические предпосылки использования крутых уклонов продольного профиля пути на высокоскоростных магистралях //Проблемы развития транспортных и инженерных коммуникаций. 2003. №2-3. С. 27-33.

50. Копыленко В.А., Подвербный В.А. Эффективность снятия ограничения скорости поезда по длине тормозного пути на специализированных высокоскоростных магистралях//Межвузовский сб. научн. тр. Под. ред.

51. B.C. Шварцфельда «Совершенствование теории и практики проектирования, реконструкции и эксплуатации железных дорог» Хабаровск: ДВГУПС. -1994, с.91-92.

52. Кочнев Ф.П. Комплекс повышения скоростей движения поездов. М.: Транспорт, 1989. - 176 с.

53. Кочнев Ф.П. Повышение скоростей движения пассажирских поездов. -М.: Транспорт, 1970. 270 с.

54. Краткий обзор истории высокоскоростных поездов в Японии. Часть 17/Ж.д. мира, 2005, №7. С. 7 - 17.

55. Курган Н.Б. Определение минимального радиуса кривых при проектировании высокоскоростных магистралей / Тезисы докладов «Проблемы взаимодействия пути и подвижного состава»//. Днепропетровск, 1998г.1. C. 49-50.

56. Кучумов В.А., Ребрик Б.Н. Рекуперация электроэнергии: достижения и резервы//Ж.-д. тр-т, 2002, №11. С. 50 - 55.

57. Линейный вихретоковый тормоз поезда ICE3 // Ж.д. мира, 2003, №1. -С. 45- 50.

58. Линия к Евротоннелю//Ж.д. мира, 2003, №6. С. 66 - 70.

59. Международные пассажирские железнодорожные сообщения в Евро-пе//Ж.д. мира, 2001, №7. С. 11 - 15.

60. Методические указания по сравнению вариантов проектных решений железнодорожных линий, узлов и станций/Тран. стр-во. 1988г.

61. Мировые тенденции развития железнодорожного транспорта //Ж.д. мира, 1996, №2.-С. 3-11.

62. Миронов B.C. Вопросы проектирования высокоскоростных линий: Дис. спец. 05.22.03. Защищена. М., 1972. - 188 с.

63. Новые высокоскоростные линии в Италии//Ж.д. мира, 2004,№8.-С. 9-11.

64. Нормы для расчетов на прочность и проектирование механической части новых и модернизированных вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных). М., 1972, 180 с.

65. Нормы эксплуатационных расходов для ВСМ «Ленинград Моск-ва»/МПС СССР, ГипротрансТЭИ. - М., 1990. - 10 с.

66. Подготовка к вводу новой высокоскоростной линии TGV EstZ/Ж.д. мира, 2005, №5.-С. 23-26.

67. Поезд и самолет: конкуренция и партнерство // Ж.д. мира, 2002, №6. -С. 11-17.

68. Правила тяговых расчетов для поездной работы-М.: Транспорт, 1985. -287 с.80.