Файл: Тихонов, К. К. Выбор оптимальных параметров эксплуатации железных дорог.pdf

Теоретическое содержание проблемы заключается в раскрытии и математической формализации внутренних взаимосвязей, построении математико-экономической модели задачи, исследовании зависимостей результатов решения от различных факторов. Без такой формализации невозможно установить параметры технических устройств и подвиж­ ного состава, которые в сочетании с определенными способами орга­ низации движения призваны обеспечить минимальные народнохозяй­ ственные затраты на осуществление грузовых перевозок за более или менее длительный период эксплуатации линии с этапной системой уси­ ления ее мощности. Математико-экономическая модель этой задачи свя­ зывает в единую функциональную систему такие переменные и неза­ висимые параметры эксплуатации железных дорог, как длина стан­ ционных путей, ходовая скорость грузовых поездов и расчетные по­ ездные погонные нагрузки, разные к тому ж е в четном и нечетном н а п р а в л е н и я х .

ниях и разработать обоснованный план удлинения их на всем полигоне сети, установить оптимальные весовые нормы и ходовые скорости гру­

ские показатели: необходимую мощность пути и искусственных соору­ жений, оснащение станций, устройства сигнализации, централизации, блокировки, динамическую прочность подвижного состава, мощность тормозных средств, т. е. определить показатели технического прогрес­ са железнодорожного транспорта.

Тягово-энергетические и эксплуатационно-экономические показа­ тели перевозочного процесса как определенного состояния физической

Учитывая это, выбор оптимального веса поезда, в том числе и на перспективу, распадается по существу на две, правда, взимосвязанные задачи: нахождения оптимальной весовой нормы и соответствующего ей среднего веса поезда. Проблема сводится, таким образом, к выбору оптимальной весовой нормы при установленной функциональной свя ­ зи ее со средним весом поезда.

Обеспечение оптимальной эксплуатации железных дорог в пер­ спективе имеет по существу следующие аспекты решения:

комплексный выбор параметров оптимальной эксплуатации — оптимальных весовых норм и ходовых скоростей грузовых поездов сов­ местно с оптимальными параметрами перспективных локомотивов и удлинением станционных приемо-отправочных путей;

выбор оптимального удлинения станционных путей при перемен­ ных параметрах тяговых средств и заданных постоянных на особо найденном оптимальном уровне или дискретно варьируемых в исход­ ной информации ходовой скорости и разных по направлениям движе-

21

ния расчетных поездных погонных нагрузок при заданном характере или параметрах закона их распределения;

выбор оптимальных весовых норм и оптимальной длины станцион­ ных приемо-отправочных путей при заданных параметрах существую­ щих или перспективных локомотивов, а т а к ж е особо найденных при подготовке исходных данных на оптимальном уровне расчетных и со­

Определение оптимальных весовых норм грузовых поездов при заданных длине станционных приемо-отправочных путей и параметрах тяговых средств — самостоятельная, достаточно сложная и обособлен­ ная проблема оптимальной эксплуатации железных дорог, главным образом, в текущих (или условно текущих) условиях, теоретические основы решения которой достаточно полно изучены [28].

Наиболее общий и сложный в теоретическом отношении — ком­ плексный выбор оптимального сочетания удлинения станционных приемо-отправочных путей, ходовой скорости и расчетных по на­ правлениям движения поездных погонных нагрузок . Так как повы­ шение весовых норм грузовых поездов направлено на усиление про­ возной способности (мощности) линии и связано с отдалением необхо­ димых или экономически целесообразных сроков осуществления других мероприятий ее увеличения, выбор оптимальных весовых норм на перспективу с удлинением станционных путей относится к общей

и рассредоточения затрат на развитие линии, т. е. взаимосвязь пере­ возочного процесса и технического развития линии за определенный расчетный период времени.

Оптимизация этой динамичной системы по принятому критерию связана с обеспечением такого удлинения путей и осуществления по­ следующих мероприятий развития линии, при котором заданный объем

рость известна, она — производная удельной мощности тяги . Если параметры локомотива не заданы, то в расчетах их принимают в функ ­ ции весовой нормы и ходовой скорости. Ходовая скорость в этом слу­

Условия, когда параметры тяговых средств (мощность, вес, стои­ мость локомотива) заданы, назовем условиями ближней перспективы, а когда не заданы и выступают в виде непрерывной функции веса и

независимая переменная, значение которой соответствует минимуму приведенных перевозочных затрат, т. е. оптимально. Термины — даль-

22

н яя и б л и ж н я я перспектива — в настоящем исследовании других значений не имеют и потому условны. Они в основном отражают не столько период времени, за который рассматривается проблема, сколь­ ко особо заданные необходимые условия. Методика и программа рас­ четов на ЭВМ для условий дальней и ближней перспективы различны и рассматриваются раздельно. В исследовании, таким образом, ре­ шаются следующие вопросы:

теоретическая модель комплексного выбора основных параметров, обеспечивающих перспективную эксплуатацию железных дорог в оп­ тимальном режиме на основе математической формализации взаимо­ связей;

математико-экономическая модель выбора оптимальных весовых норм грузовых поездов на перспективу как важнейшего параметра оптимизации перевозочного процесса и норматива для определения оптимальных параметров перспективных локомотивов;

алгоритм и программа расчетов на ЭВМ оптимальной длины стан­ ционных приемо-отправочных путей, предназначенные для научноисследовательских целей, планирования капиталовложений на усиле­ ние провозной способности железных дорог, расчетов на конкретных направлениях (предпроектных, на стадии разработки технических заданий на проектирование и экспертных для проверки готовых про­ ектов);

влияние различных факторов и их совокупностей на сферы вы­ годности удлинения станционных путей в различных конкретных

2. М Е Т О Д И К И Р А С Ч Е Т О В

Теория и практика эксплуатации железных дорог наметили не­ сколько принципиально различных направлений в решении проблемы выбора оптимальных весовых норм и ходовых скоростей грузовых поездов на перспективу. Основные из них — определение:

экономически выгодных весовых норм при заданных параметрах тяговых средств. Скорость поездов в этой методике принята максималь­ но возможной по тяге для варьируемых весовых норм и заданных типов локомотивов. Задача сводится к составлению уравнения приведенных перевозочных затрат только расчетного года и капиталовложений в этот период в функции веса поезда, без учета темпа роста перевозок в пер­ спективе, других этапных мероприятий по освоению растущих пере­ возок, сроков их осуществления и эффективности рассредоточения по времени затрат на усиление мощности линии для освоения возрас­

23

частных производных уравнения приведенных перевозочных затрат

оптимальной длины станционных приемо-отправочных путей на вновь проектируемых линиях при заданном типе локомотива как на заданный грузопоток расчетного года эксплуатации — сравнением суммарных строительных и перевозочных затрат для разных, произ­ вольно выбранных вариантов весов поездов и длин путей, так и с уче­ том темпа роста перевозок и эффективности отдаления затрат. Ходо­ вая скорость принимается как функция заданной установившейся скорости на расчетном подъеме для типов профилей пути по характе­ ристике М И И Т а [ 3 ] ;

оптимальных весов грузовых поездов через наивыгоднейшую сте­ пень удлинения станционных приемо-отправочных путей и заданную среднюю погонную нагрузку подвижного состава при заданной отдель­ но найденной [18] оптимальной ходовой скорости, не зависящей от веса поезда, и переменных параметров (в функции веса поезда и опти­ мальной ходовой скорости) тяговых средств.

Задача решается лишь д л я однопутных линий и сводится к построе­ нию математико-экономической модели освоения возрастающих пере­ возок за какой-то более или менее длительный период времени с при­ ведением всех перевозочных и строительных затрат к исходному пе­ риоду. Основа модели — этапная во времени система усиления мощ­ ности линии, первое мероприятие которой — варьируемое удлинение станционных путей. Задача решается, таким образом, в динамичной системе — с учетом темпа роста перевозок и экономики как удлине­ ния путей, так и стоимости осуществления последующих мероприятий рассредоточения затрат во времени и с учетом эффективности их отда­ ления. Общие недостатки всех методик следующие:

1. Мощность тяговых средств, ходовые скорости, тягово-энерге- тические показатели и размеры движения определяются одним и тем же весом поезда, который выступает и в качестве весовой нормы, и в качестве среднего веса. В действительности средний вес поезда, опре­ деляющий размеры д в и ж е н и я , всегда ниже весовой нормы. Отождест­ вление весовой нормы со средним весом поездов занижает действитель­ ные размеры движения, потребную пропускную способность и неоправ­ данно отдаляет сроки осуществления отдельных этапных мероприятий по усилению мощности линии в зависимости от темпов роста перевозок.

2. Несостоятельны расчеты длины станционных приемо-отправоч­ ных путей по заданной средней погонной нагрузке подвижного состава. При этом все поезда принимают сформированными по длине путей ве­ совой нормой, соответствующей средней погонной нагрузке подвиж ного состава. В действительности поезда с погонной нагрузкой, откло­ няющейся от средней в меньшую сторону, полносоставные, но вес их меньше расчетного, а у поездов с погонной нагрузкой больше средней длина меньше, чем длина путей. Очевидно, что средняя погонная на­ грузка не может быть основой таких расчетов.

24