Реконструкция участка существующей железной дороги

1.Составление и анализ графиков овладения перевозками

График овладения перевозками представляет собой совмещенные кривые изменяющихся во времени возможной и потребной провозной способности железной дороги.

Потребная провозная способность принимаем по исходным данным задания. От туда же принимаем расчетное число пассажирских и сборных поездов.

Возможную пропускную способность по грузовому движению, пар поездов в сутки, вычисляем по формуле

n_гр.в= n_max/1.2-(е_nn_п+ е_cn_c)+ n_c (5.1)

где n_max- возможная максимальная пропускная способность, пар поездов в сутки;

1,2- коэффициент, учитывающий резерв пропускной способности;

n_п ,n_с- число пар пассажирских и сборных поездов в сутки, пропускаемых по участку;

е_n, е_с- коэффициент съема грузовых поездов соответственно пассажирскими и сборными поездами; е_n=1,1; е_с=1,5.

Возможная максимальная пропускная способность, пар поездов/сутки, определяется по следующим формулам :

а) линия однопутная, полуавтоблокировка (ПАБ), параллельный обыкновенный график движения, остановочное скрещение на раздельных пунктах;

n_max=1440/Т=1440/48=30пар/сутки (5.2)

Отсюда

n_гр.в=30/1,2-(1,1*5+1,5*1)+1=18пар/сутки

б)линия однопутная, автоблокировка (АБ), частично-пакетный график при двух поездов в пакете и двух не пакетных поездах, остановочное скрещение пакетов на раздельных пунктах:

n_max=1440*2/{(2-б)*Т+2Iб)}= (5.3)

1440*2/{(2-0,67)*48+2*10*0,67)}=37,3пар/сутки

где I-интервал времени между поездами в пакете, мин.I=10мин;

б-коэффициент пакетности, показывающий, какая часть поездов пропускается пакетами;(принимаем б=0,67.

Отсюда

n_гр.в=37,3/1,2-(1,1*5+1,5*1)+1=24,1 пар/сутки

в) линия однопутная, АБ, сооружение дополнительных путей на раздельных пунктах, пакетный график движения, остановочное скрещение на раздельных пунктах:

n_max=1440*К/{Т+2I(К-1)}=1440*2/{48+2*10*(2-1)}=42,4 пар/сутки (5,4)

где К-число поездов в пакете(принимаем К=2).

Отсюда

n_гр.в=42,4/1,2-(1,1*5+1,5*1)+1=28,3 пар/сутки

г) линия однопутная, АБ, удлинение приемо-отправочных путей раздельных пунктов до длины двухпутной вставки, безостановочное скрещение одиночных поездов на раздельных пунктах:

n_max=1440/(Т-ф_нп-ф_ск-t_p-t_з)=1440/(48-3-1-3-1,5)=36,4 пар/сутки (5.5)

где ф_нп-интервал неодновременного прибытия поездов, мин;

ф_ск-интервал скрещения поездов, мин;

t_рt_з-время соответственно на разгон и замедление, мин.

Отсюда

n_гр.в=36,4/1,2-(1,1*5+1,5*1)+1=23,3 пар/сутки

д)линия однопутная с двухпутными вставками, расположенными примерно на середине перегонов, АБ, безостановочное скрещение одиночных поездов на раздельных пунктах:

n_max=1440/0,5(Т-ф_нп-ф_ск-t_p-t_з)=1440/0,5(48-3-1-3-1,5)=72,9 пар/сутки (5.6)

Отсюда

n_гр.в=72,9/1,2-(1,1*5+1,5*1)+1=53,8 пар/сутки

е)двухпутная линия, АБ, ЭЦ или ДЦ, пакетный график движения:

n_max=(1440-120)б_н/I=(1440-120)*0.88/10=116.2 пар/сутки (5.7)

где б_н-коэффициент надежности выполнения эксплуатационной работы (для двухпутных линий б_н=0,88).

Отсюда

n_гр.в=116,2/1,2-(1,1*5+1,5*1)+1=89,8 пар/сутки

Подсчет n_max и n_гр.в велся для одного расчетного срока (на 2-й год эксплуатации) при электрической тяге. Результат остальных подсчетов ведем в табличной форме (табл.)

Таблица 5.1 Пропускная способность железной дороги при различном техническом оснащении

Далее ведем расчет возможной провозной способности по формуле:

Г_в=г*п_гр.в=(365КQ*10^-6/г)п_гр.в (5.8)

где п_гр.в-возможная пропускная способность по грузовому движению, пар, поездов в сутки;

г-провозная способность одного поезда, млн т/год;

Q-расчетная масса состава грузового поезда брутто,т;

определяется в зависимости от величины руководящего уклона и типа локомотива;

К-коэффициент, показывающий отношение массы состава нетто к массе состава брутто;

г- коэффициент внутригодичной неравномерности перевозок;

принимаем г=1,1

Расчет ведем в табличной форме (табл.)

Расчетная масса состава грузового поезда, согласно руководящего уклона i_р=12,6 и типа локомотива - ВЛ80, составляет 3300 т

Таблица 5.2 Провозная способность железной дороги при различном техническом оснащении

По данным расчетов (графы 5…8 табл.) строим графики изменения во времени возможной провозной способности (рис.). На этот же график наносим потребную провозную способность. Их совместный анализ позволяет выявить моменты исчерпания возможной провозной способности при каждом техническом состоянии железной дороги и наметить различные варианты схемы наращивания мощности. В рассматриваемом примере намечены следующие варианты:

Вариант I- предусматривается работа дороги при электрической тяге (при пакетном графике и остановочном скрещивании);после 2-го года эксплуатации, т.е. после того как возможность данного графика будут исчерпаны намечаем переход на безостановочное скрещивание с двухпутными вставками на середине перегонов. На 13-й год переход на 2-х путную линию.

Вариант II- предусматривается работа дороги при электрической тяге (при пакетном графике и остановочном скрещивании);после 2-го года переход на2-х путную линию (пакетный график).

2 Сравнение вариантов

Намеченные схемы овладения перевозками характеризуются многоэтапными капиталовложениями. В таких случаях сравнение вариантов выполняют по величине приведенных затрат:

З=У^Т₁К_t+ У^Т₁Э_t (5.9)

где К_t- капитальные вложения, приведенные в t-м году эксплуатации на переход из одного технического состояния в другое, включая первоначальные капиталовложения (если они равны по вариантам, их можно не учитывать) и возвратные суммы в том же году, учитываемые со знаком «минус», млн руб.;

Э_t- то же, эксплуатационные расходы, млн руб./год;

Т-период суммирования затрат, годы, т.е. срок, за пределами которого варианты равноценны.

Величина З является основой для выбора из намеченных вариантов, характеризуемого наименьшей суммой приведенных затрат за расчетный период.

Капитальные вложения, входящие в З, определяем по укрупненным показателям.

Определим затраты для схемы этапного наращивания провозной способности (I вариант рис.).

Затраты, в связи с переходом на пакетный график движения поездов т.е. устройство приемоотправочных путей на раздельных пунктах потребует капитальных вложений

Стоимость строительства дополнительных приемоотправочных путей составит

А_дп=n_рпп{(l_по+0,2)k_дп+k_стр} (5.10)

где l_по- полезная длина приемоотправочных путей, км;

k_дп- стоимость пристройки 1 км дополнительного приемоотправочного пути , k_дп=170 тыс. руб.;

k_стр- стоимость сооружения одного стрелочного перевода и его централизации, k_стр=20 тыс. руб.

Полезную длину приемоотправочных путей определяем по формуле

L_по=Q_бр/q_ср+100 (5.11)

где Q_бр-масса состава поезда, т

q_ср-средняя погонная нагрузка, q_ср=4,0 т/м

Подставляем значения, получим

l_по=5000/4,0+100=1350 м

Принимаем длину приемоотправочных путей 1700м

Число n_рпп-реконструируемых раздельных пунктов вычисляем в зависимости от общего числа раздельных пунктов N, определяемого по формуле

N=L/l+1 (5.12)

где L-общая длина реконструируемого участка, км;

l-средняя длина перегона на реконструируемом участке, км.

Тогда

n_рпп=N/2 (5.13)

Подставляем значения, получим

n_рпп=(110/22+1)/2=3)

Отсюда стоимость строительства дополнительных приемоотправочных путей

А_дп=3{(1,7+0,2)170+2*20}=1089 тыс. руб.=1,089 млн. руб.,

а с учетом индексирующего множителя (условно)

А_дп=1,3*1,089=1,416 млн. руб.

Так как участок электрифицирован, определим стоимость электрификации второго пути (с учетом индексирующего множителя)

А_эл=0,1*110*1,3=14,3 млн. руб.

Определим стоимость пристройки второго пути (условия легкие)

А_2п=0,4*110=44 млн. руб.

Общие расходы строительства 2-го пути составят

А_общ=14,3+44=58,3 млн руб.

Затем рассчитываем эксплуатационные расходы по передвижению поездов.

Эксплуатационные расходы слагаются из расходов Э_дв, пропорциональных размерам движения, и расходов Э_пу по содержанию постоянных устройств, т.е.

Э=Э_дв+Э_пу (5.14)

При подсчете Э для сравнения вариантов условно учитываем расходы только по грузовому движению.

С учетом этого эксплуатационные расходы определяем по формуле

Э_дв=365n_гр С_пр (5.15)

где С_пр-расходы, руб./поезд, по пробегу одним поездом маршрута длиной L,км и определяются по формуле

С_пр=С⁰_пкL+A(Н+0,012Уб)+Б(Н_с-0,012Уб_с)-Вl_c (5.16)

где С⁰_пк-норма расходов на пробег поездом 1км на площадке, руб./км;

А-то же, на преодоление 1м высоты, руб./м;

Н-алгебраическая разность отметок конечной и начальной точек маршрута, м;

Уб-сумма градусов углов поворота всех кривых на маршруте;

Б-норма дополнительных расходов на движение поездов (с подтверждением) на каждый метр высоты тормозного спуска, руб./м;

Н_с-сумма высот всех спусков на маршруте данного направления,

Имеющих крутизну более предельно безвредного уклона;

Уб_с-сумма углов поворота кривых в пределах этих спусков, ^о;

В-поправка к величине расходов на тормозных спусках, учитывающая часть кинетической энергии поезда, расходуемого на преодоление основного удельного сопротивления подвижного состава;

l_с-протяжение тормозных спусков, км.

Подставляем числовые значения (условные), получим расходы по пробегу одним поездом участка длиной 110 км в одном направлении «туда»

С^т_пр=2,32*110+0,266(20+0,012*20)+0,406(2-0,012*2)-1,13*7=253,47руб.

В направлении «обратно» (Н=-20м ,Н_с=-2м)

С^об_пр=2,32*110+0,266(-20+0,012*20)+0,406(-2-,012*2)-1,13*7=241,21руб.

Расходы по передвижению пары поездов по участку протяжением 110км составят

С_пр=253,47+241,21=494,68руб.

Число грузовых поездов на 2-й год эксплуатации

n_гр=Г_nг*10³/(365Q_н)=30*1.1*10³/(365*3.5)=25,6?26 поездов (5.17)

где Г_n-потребная провозная способность

Отсюда общие затраты по передвижению поездов на 2-й год эксплуатации

Э_дв=494,68*26*365=4694513,2 руб.?4,695 млн. руб.

Расходы по содержанию постоянных устройств определяем по формуле

Э_пу=С_линL (5.18)

где С_лин-удельные затраты по содержанию постоянных устройств, пропорциональные длине линии и определяемые по укрупненным данным (электрическая тяга на переменном токе) (табл. 9.7[1]).

Отсюда

Э_пу=11,4*110=1,254 млн руб./год.

Сюда же включаем расходы на пополнение локомотивного парка, представляющие собой разность между стоимостью инвентарного парка на начало расчетного периода и на 2-й год эксплуатации.

На начало расчетного периода при провозной способности 20 млн т/год

n_гр=20*10³*1,1/(365*3,5)=17,2?17 поездов

Среднее время простоя тепловозов (по прибытию и отправлению, ч)

t_л=2,89+0,0033L+77/n_гр=2,89+0,0033*110+77/17=7,78 ч. (5.19)

Время полного оборота тепловозов на обслуживание одной пары поездов на рассматриваемом участке

Т_л=2L/v_уч+t_л=2*110/40+7,78=13,28 ч. (5.20)

где v_уч-участковая скорость, км (условно 40 км/ч при электрической тяге)

Рабочий парк тепловозов для грузового движения

Л_раб=Т_лn_гр/24=13,28*17/24=9,41 электровоза (5.21)

Инвентарный парк поездных локомотивов грузового движения

Л_инв=Л_рабб_n=9,41*1,10=10,35 электровоза (5.22)

где б_n- коэффициент перехода, учитывающий локомотивы, находящиеся во всех видах ремонта; б^э_n=1.1

Аналогично на 2-й год эксплуатации при n_гр =26 поездов

t_л=2,89+0,0033*110+77/26=6,21 ч.

Т_л=2*110/40+6,21=11,71 ч.

Л_раб=11,71*26/24=12,68 электровоза

Л_инв=12,68*1,1=13,95 электровоза

Необходимое пополнение парка электровоза составляет

?Л=13,95-10,35=3,6?4 электровоза ВЛ80^С, на что потребуется

330*4=1320 тыс. руб.,

т.е. ежегодные затраты на пополнение парка за время между началом расчетного периода и 2-м годом эксплуатации составят

1320/2=660 тыс. руб./год

Итак, суммарные эксплуатационные затраты на 2-й год эксплуатации

Э=4,695+1,254=5,949 млн. руб./год

Эксплуатационные расходы с учетом затрат на пополнение локомотивного парка для 2-го года

Э=5,949+0,660=6,609 млн. руб./год.

Для 15-го года эксплуатации (конец расчетного периода)

n_гр=60*10³*1,1/(365*3,5)=51,66?52 поезда

Суммарные затраты по передвижению поездов

Э_дв= 494,68*52*365=9,389 млн. руб./год.

Расходы по содержанию постоянных устройств

Э_пу=11,4*110=1,254 млн. руб./год

Для расчета затрат на пополнение локомотивного парка вычислим для 15-го года

t_л= 2.89+0.0033*110+77/52=4,73 ч.

Т_л=2*110/40+4,73=10,23 ч.

Л_раб=10,23*48/24=20,46 электровоза

Л_инв=1,1*20,26=22,506?23 электровоза

Пополнение локомотивного парка

?Л=23-14=9 электровозов

Ежегодные затраты на пополнение составят

330*9/13=228 тыс. руб./год.,

т.е. эксплуатационные расходы 15-го года

Э=9,389+1,254=10,643 млн руб./год

С учетом затрат на пополнение локомотивного парка для 15-го года

Э=9,921+0,228=10,149 млн. руб./год.

Вычисленные значения эксплуатационных расходов заносим в таблицы

Таблица 5.3 Суммарные эксплуатационные расходы, тыс. руб.

Таблица 5.4 Эксплуатационные расходы с учетом ежегодных затрат на пополнение локомотивного парка, тыс. руб. в год

Вычисляем суммарные приведенные затраты (при Е=0,08) по формуле (5.9), записанной в виде:

З=А_дпб₂+У Э_t б_t +Аб₁₄

З=1,089*0,857+10,239*0,926+6,609*0,857+6,538*0,794+6,899*0,735+

+7,260*0,681+7,621*0,630+7,982*0,584+8,343*0,540+8,704*0,500+

+9,066*0,463+9,427*0,429+9,788*0,397+10,149*0,368+10,510*0,340

+10,871*0,315+58,300*0,340=92,285 млн руб.

Рассмотрим II вариант реконструкции

Итак, после 2-го го...