5. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПОВЫШЕНИЯ ВЕСА ГРУЗОВЫХ ПОЕЗДОВ

при том же ведущем локомотиве за счет снижения ходовой скорости, если действующая весовая норма ниже расчетной (или за счет снижения скорости на расчетном подъеме в допустимых пределах по условиям сцепления колес локомотива с рельсами);,

за счет усиления мощности тяги.

Эффективность раздельного формирования поездов, когда часть их, состоящая из вагонов с высокой погонной нагрузкой, имеет двойную или близкую к ней весовую норму и следует двойной тягой, а часть поездов той же длины, соответствующей вместимости приемо- отправочных путей, но с малой погонной нагрузкой и соответственно меньшей весовой нормой, следует одиночной тягой, определяется по второму случаю при одинаковой ходовой скорости (параллельный график грузового движения).

Таким образом, при заданной мощности локомотива эффектив-ность повышения весовых норм поездов может рассматриваться в двух характерных случаях: при неизменной ходовой и участковой скорости и с изменяющейся ходовой и участковой скоростью.

Эффективность увеличения весовых норм поездов при неизменной ходовой скорости определяется сокращением размеров движения и уменьшением в связи с этим потребных для освоения заданного объема перевозок локомотивов, локомотивных и поездных бригад, а также степенью использования мощности тяги и затратами, свя-занными с задержкой вагонов и грузов под накоплением. Практически, если в результате усиления тяги увеличивается весовая норма не всех, а части поездов, реализовать излишнюю мощность локомотивов на увеличение скорости других, более легких поездов из-за параллельности графика грузового движения не представляется возможным.

Пример 22.

20 млн. т нетто в каждую (четную и нечетную) сторону, 'экв = 1,1%о> ап = 1,05, арек = 0,1; число назначений плана формирования этих поездов 5, средневзвешенный пробег поездов без переработки 500 км, длина направления и участка обращения локомотивов 800 км, бригад— 400 км, коэффициент участковой скорости 0,95; стоимость перевозимого груза сред - несетевая, отношение веса нетто к весу брутто состава 0,7, путь уложен на щебень, рельсы Р50.

Решение. Средняя ходовая скорость на рабочей части профиля пути по формуле (105) будет

„„ 0,80 -63-75 ^х = 75^0ЛГ63 = 60,7

Основное сопротивление движению на рабочей части профиля пути ЮРЧ = 1,3 + 0,02 ¦ 1,05 • 60,7 = 2,58 кг/т.

При этих исходных данных приведенные сопоставимые народнохозяй-ственные перевозочные затраты на измеритель составят при Qop = 2 500 т

R.i = (138+ 2 500) (1,1 + 2,58) 10^3 • 0,8 • 800 = 6 200 ткм/поеад;

Сэ = 10,12 — 4,33 • 0,1 = 9,687 коп/ткм;

/ 4,26 3,31\

С„ч = 5,95 + ( 0,0046 I" 4QQ-+ goo I 63 • 0,95 + 0,003 -2 500 =

= 14,64 руб/поездо-ч.

Стоимость поездо-часа на участке найдена по формуле (64), так как в обоих рассматриваемых вариантах освоения грузопотока участковая скорость одинаковая.

Отсюда

— Ю4 • 14,64 І01 - 6 200 • 0,0969 ° ~~2 500 • 0,95 ¦ 63 + 2 500 • 800 + 365 • 10 ¦ 5 ¦ 0,003 - 2 500 ¦ 0,7 ¦ 10* + 20 • 106 ¦ 800 =

= 0,98 + 3,01 + 0,06 = 4,05 руб./измеритель.

Аналогично приведенным выше расчетам определены при Qgp = 3 ООО т стоимость поездочаса на участке— 16,14 руб/поездо-ч и затрата механической работы локомотива на тягу поезда на рассматриваемом направлении — 7 390 ткм/поезд.

а = 0,90 + 2,98 + 0,072 = 3,952 руб./измеритель.

Следовательно, экономический эффект от увеличения веса поезда при той же ходовой скорости за счет лучшего использования тяги в данном примере равен 9,8 коп. на 10 000 ткм брутто перевозок или при заданном грузопотоке в обоих направлениях

2-20-10е-800

?эф = о,7 • Ю4 °>098= 457 тыс- РУб./год.

?

^ с

а 5

Й 4

й-2 1 7 500

юоо 1500 гооо

Вес поезда, брутто, л

2500

Рис. 8. Зависимость от веса поезда приведенных перевозочных затрат на измеритель (двухпутная линия, III тип профиля пути по характеристике ЦНИИ МПС с ір = 9°/оо, электровозы ВЛ23, средняя ходовая скорость с поездами разного веса принята постоянной, соответствующей расчетному весу поезда — 63 км/ч): /—общие перевозочные затраты; 2 — часть перевозочных затрат, пропорциональная затрате механической работы на тягу поезда: 3 — то же, пропорциональная времени

3000

При неизменной ходовой скорости величина эквивалентного подъема, доля рабочей части профиля и отношение средневзвешенной скорости по пути к средней ходовой скорости практически не зависят от веса поезда. Поэтому, продолжив пример 22, можно установить изменение перевозочных затрат на изме-ритель в функции веса поезда. В примере ходовая скорость, равная 63 км/ч, соответствует расчетному весу поезда 3 000 т (111 тип профиля пути по характеристике ЦНИИ МПС с гр = 9°/00); принимаем ее не изменной при любом другом меньшем весе поезда (параллельный, график грузового движения), а также условно считаем не зависящими от веса поезда и размеров движения коэффициент участковой скорости, число назначений плана формирования и параметр накопления. Эффективность ре-куперативного торможения на спусках не учитывается. Для этих условий зависимость перевозочных затрат на измеритель от веса поезда приведена в табл. 39 и на рис. 8.

Из кривых, приведенных на рис. 8, видно, что с увеличением веса поезда перевозочные затраты снижаются по затухающей кривой:

6 Зак.

интенсивно при малых весах поездов и в меньшей степени — при их возрастании. Прямой и постоянной зависимости между весом поезда и перевозочными затратами при неизменной хЬдовой скорости нет; разным диапазонам изменения весовых норм соответствует своя абсолютная и относительная эффективность, снижающаяся с увеличением веса поезда.

Таблица 39

Зависимость приведенных перевозочных затрат на измеритель от веса поезда при неизменной ходовой скорости Вес поезда брутто в т Перевозочные затраты на 10 000 ткм бсутго в руб. пропорциональные Всего времени энергии иа тягу накоплению •500 2,880 3,805 0,006 6,691 1 000 1,690 3,400 0,012 5,102 1 500 1,295 3,225 0,018 4,538 2 000 1,100 3,185 0,024 4,309 2 500 0,980 3,150 0,030 4,160 3 000 0,900 3,120 0,036 4,056

Рост весовых норм поездов и при неизменной ходовой скорости чаще всего требует усиления мощности тяги. Это, естественно, снижает эффективность увеличения весовых норм и в определенных условиях может сделать его невыгодным.

Пример 23. Определить технико-экономическую эффективность повышения веса грузовых поездов с 3 ООО до 3 900 т путем замены электровозов ВЛ23 электровозами Н8 при сохранении той же ходовой скорости 63 км/ч на линии, рассмотренной в примере 22.

Решение. Принимая исходные данные примера 22, получим приведенные перевозочные затраты на измеритель при электровозах Н8 равными.

/ 4,43 4,57\

Спч = 6,88 + ^0,0065 + 400 + goo ) ,95 ' 63 +

+ 0,003 • 3 900 = 19,95 руб/поездо-ч;

Ял = (180 + 3 900) (1,1 + 2,58) 10~3 • 0,8 • 800 = 9 600 ткм/поезд;

10* • 19,95 104 • 9 600 • 0,0969

3 ~ 0,95 • 63 • 3 900 + 3 900 • 800 +

365 • 10 • 5 • 0,003 • 3 900 • 0,7 • 10* _ + 40 • 106 • 800 =

= 0,855 + 2,98 + 0,047 = 3,882 руб./измеритель.

Таким образом, замена тяги и увеличение благодаря этому весовой нормы поездов на 900 т, или на 30%, в данном примере выгодны. Она даст экономию в обоих направлениях, равную примерно 7 коп. на 10 000 ткм брутто или

(3,952 — 3,882)40 • 10е • 800

0~7 ¦ ю* — 200 тыс.

Поскольку весовые нормы поездов для обоих локомотивов в примерах 22 и 23 расчетные, а локомотивы хотя и разные по мощности, 162 но однотипные, ходовая скорость и затраты натягу поездов, отнесен-ные на измеритель, остаются неизменными, а затраты, связанные с накоплением вагонов в пункте формирования поездов увеличиваются прямо пропорционально увеличению веса поезда, й лишь затраты, пропорциональные времени, снижаются. Они уменьшаются главным образом за счет сокращения штата локомотивных и поездных бригад, так как в данном случае при постоянстве удельной мощности тяги и одинаковой стоимости локомотивов на 1 кет длительной мощности экономии на самом локомотивном парке не будет.

Экономия средств от увеличения весовых норм поездов при одновременно изменяющейся ходовой скорости практически имеет место всегда, когда в результате полностью используется удельная мощность тяги. Эффект определяется тем же порядком, лишь в каждом сравниваемом варианте тяговыми расчетами определяется ходовая скорость и соответствующая скорости и весу поезда затрата меха-нической работы локомотива на тягу. Учитывая, что при заданных типах локомотивов варьирование весовыми нормами поездов всегда приводит к изменению удельной мощности и, следовательно, возможной ходовой скорости, чаще всего требуется совместное рассмотрение затрат, связанных с весом и скоростью поездов. Одновременно, но в разных направлениях действуют при этом и факторы, определяющие экономический эффект. Увеличение веса, например, снижает затраты на измеритель на тягу поезда, так как уменьшается удельный вес локомотива в составе, а рост скорости повышает затраты на тягу, так как возрастает основное сопротивление движению; уменьшение размеров движения сокращает потребность в локомотивном парке и бригадах. В том же направлении действует и повышение скорости, уменьшая, кроме того, потребность в вагонном парке для выполнения заданного объема перевозок, и т. д.

Пример 24. Определить экономическую эффективность повышения на двухпутной линии весовых норм грузовых поездов с 3 250 т до расчетной величины 3 850 т при ведущем локомотиве ТЭЗ в двух секциях, если средняя ходовая скорость при этом снижается с 45,7 до 41,3 км/ч, а средняя затрата механической работы локомотива на 1 км эксплуатационной длины линии увеличивается с 14,67 до 16,77 ткм Коэффициент участковой скорости в обоих случаях можно принять 0,95, локомотивная бригада состоит из двух человек, средняя длина участка обращения локомотива 400 км, бригад— 200 км, длина линии 800 км. Стоимость перевозимого груза среднесетевая, годовой грузопоток 30 млн.

Решение. Годовые приведенные народнохозяйственные затраты составят:

при Q6p = 3 250 т и vx = 45,7 км/ч

/ 4,50 12,71\

< Спч = 9,78+ f 0,0252 ^ 2(Ю + ~400") 95 " 45,7 + 0,003 X

/ 0,95- 45,7 \ X 3 250X 1 + т^ = 24,03 руб/поездо-ч;

6* 163

_ ЗО • 106 • 800 / 24,03 , _ \

?пср = 0,7 • 3 250~ (о,95 • 45,7 + 14'67 ' 1025j + 365 ' Ю-8 - 3 250 X

X 0,003 = 22,06 млн. руб./год; при Q6p= 3 850 т и vx = 41,3 км/ч

Г 4,50 12,71

Слч = 9,78+ ( 0,0252 + 2QQ + 0,95 • 41,3 + 0,003 • 3 850 X

/ 0,95-41,3\

Х ( 1 + 400 / ~25'6 руб/поездо-ч;

г 30 • 106 • 800 / 25,6 \

?пер = qj . з 850 (ОТЭГГТГТЗ + 16'77 • 0,1025j + 365 • 10 • 8 X

X 3 850 • 0,003 = 21,44 млн. руб./год.

Таким образом, увеличение весовой нормы даже за счет снижения ходовой скорости дает 22,06— 21,44 = 0,62 млн. руб. экономии в год.

В этих расчетах не учитывается дополнительная эффективность увеличения весовых норм поездов, связанная с сокращением размеров движения и возможным поэтому снижением затрат на содержание постоянных устройств. Не учитывается также возможное снижение эксплуатационных потерь, пропорциональных размерам движения, в результате уменьшения задержек поездов из-за предоставления «окон» в графике для работ по текущему содержанию и капитальному ремонту пути, снижения вероятности потерь от непредвиденных задержек поездов и возможная эффективность от сокращения затрат на маневры при формировании меньшего количества, хотя и более тяжелых поездов. В последнем случае в конкретных условиях может иметь место как экономия, так и дополнительные расходы, если для обработки более тяжелых поездов потребуется осуществление на станциях мероприятий реконструктивного порядка и усиления мощности маневровых средств.

Из приведенного выше примера можно сделать весьма важный общий вывод, подтверждаемый многочисленными расчетами и ис-следованиями: при среднесетевой стоимости перевозимых грузов всегда выгоднее направлять мощность тяги на увеличение веса, чем на повышение ходовой скорости поездов. Отсюда и другой вы-вод: оптимальной весовой нормой при заданной тяге является мак-симально возможный вес поезда. Только подобрав оптимальный вес поезда, можно решать вопрос об оптимальной для него скорости.

Лишь при значительной стоимости перевозимого груза —порядка 1 000 руб. за тонну и выше (товары народного потребления, скоропортящиеся, машины и приборы и т. п.) при одиночной тяге может оказаться целесообразным снизить вес поезда и за этот счет увеличить среднюю ходовую скорость на рабочей части профиля пути. Чем выше стоимость перевозимого груза, тем больший экономический эффект дает повышение ходовой скорости, хотя бы за счет частичного перераспределения заданной мощности тяги с веса на скорость.

Пример 25. Определить, насколько целесообразно в условиях, принятых для примера 24, не повышать вес поездов с 3 250 т до максимально возможного 3 850 т, а, наоборот, снизить его, предположим, до 2 500 т, если средняя стоимость перевозимого груза составляет 1 500 руб/т.

Решение. По данным тяговых расчетов при ведущем тепловозе ТЭЗ в двух секциях и весе поездов 2 500 т средняя ходовая скорость составит 52,9 км/ч, а средняя затрата механической работы на тягу поезда на 1 км эксплуатационной длины линии — 11,76 ткм. По данным табл. 13 стоимость 1 т-ч брутто груженого вагонопотока при стоимости перевозимого груза 1 500 руб/т для общесетевых расчетов можно принять равной 0,01435 руб., т. е. почти в пять раз больше, чем при стоимости груза 165 руб/т.

При этих данных годовые приведенные народнохозяйственные затраты в рассматриваемых вариантах освоения грузопотока составят: при Q6p = 3 850 т и vx = 41,3 км/ч

Спч = 9,78 + ^0,0252 ¦ 41,3 + 0,01435 X

1 0,95- 41,3 \ X 3 850 X 11 + |qq ) = 73,4 руб/поездо-ч-,

30 • 106 • 800 / 73,4 \

?пеР = ~ЬТТ3850~ ("бЖ^Ц + 16,77' °'1025) + 365 ' 10 ' 8 ' 3 850 х X 0,01435 = 33,7 млн. руб./год;

при Q6p = 3 250 m и их = 45,7 км/ч

/ 4,50 12,71 N

Спч = 9,78 f (0,0252 + + "^Н 0,95 • 45,7 + 0,01435 X

/ 0,95- 45,7 \ X 3 250 1 + щ = 64,62 руб/поездо-ч;

30 • 10е ¦ 800 ( 64,62 \ _

?пер = о,7 • 3 250~ (оТ§5 • 45,7 + 14,67 ' 0,Ш25) + 365 • 10 • & - 3 250 X

X 0,01435 = 32,96 млн руб /год;

при Q = 2 500 m и ох = 52,9 км/ч

Г 4,50 12,71\

Спч = 9,78 + 0,0252 + + ^vf ) 0,95 • 52,9 + 0,01435 X

V / / 0,95- 52,9 \ X 2 500 f 1 + j = 53,97 руб/поездо-ч;

ЗО ¦ 106 • 800 / 53,97 \

?nep = -6X^2500" (оТ95^52Ж "Ы ' .76 • 0,1025] |- 365 • 10 ¦ 8 • 2 S00X

X 0,01435 = 32,29 млн. руб /год.

Таким образом, если при среднесетевой стоимости груза в данных условиях (пример 24) было явно выгодно повысить вес поездов с 3 250 до 3 850 т, то в тех же условиях, но при более высокой стоимости перевозимых грузов выгоднее уже снизить вес поезда, соответственно повысив скорость.

Однако и в примере 25 экономически выгодное снижение веса с целью повышения ходовой скорости поездов имеет свои пределы.

Так, при весе поезда 1 900 т средняя ходовая скорость на направ-лении составит 60,4 км/ч, а затрата механической работы на тягу поезда в среднем для всего направления 9,57 ткм І км. В этих условиях путем выполнения расчетов, аналогичных приведенным выше, можно определить, что годовые приведенные народнохозяйственные расходы составят 32,69 млн. руб./год и, следовательно, снижение чеса до 1 900 т менее выгодно, чем до 2 500 т. Очевидно, в данном г примере оптимальная весовая нор

ма поездов лежит в пределах 2 000— 2 500 т. Зависимость перевозочных затрат от соотношения веса и скорости поездов при полном использовании мощности ТЯГИ для разной стоимости груза, условий, приведенных в примерах 24 и 25, и средней стоимости 1 т перевозимого груза 1 000 и 1 500 руб. показана на рис. 9. Из этой зависимости следует, что оптимальная ходовая скорость в принятых условиях для стоимости перевозимого груза 1 000 руб. за тонну находится в пределах 47—49 км/ч, что соответствует весовой норме поездов для тепловоза ТЭЗ в двух сек циях порядка 3 000 пг, а для сто и- мости перевозимого груза 1 500 руб. — в пределах 52— 53 км/ч, что соответствует весовой норме примерно 2 500 т. Это и есть оптимальные сочетания веса и ходовой скорости поездов в принятых условиях.

Таким образом, если средняя стоимость перевозимого груза выше среднесетевой, то приведенные выше расчеты для заданной мощности тяги дают возможность найти оптимальное сочетание веса и скорости поездов.

Однако надо иметь в виду, что если для грузов, стоимость которых значительно выше среднесетевой, при заданной мощности тяги получается экономически выгодно снизить вес, чтобы повысить скорость, то во многих случаях может оказаться еще более выгодным, не снижая веса поездов, повысить скорость за счет усиления тяги (если при этом возможная ходовая скорость не превысит оптимальной скорости для данной стоимости груза, вида тяги и типа локомотива).

В том же примере для варианта стоимости груза 1 500 руб/т вместо снижения максимально возможной весовой нормы с 3 850 т до экономически выгодной по сочетанию с ходовой скоростью 2 500 m еще целесообразнее ввести кратную тягу тепловозами ТЭ10 в двух секциях. Тогда при том же весе поезда 3 850 m ходовая скорость по данным тяговых расчетов будет 54,8 км/ч, а затрата механической работы на тягу поезда 17,8 ткм/км. Годовые приведенные перевозочные расходы при составе локомотивной бригады два человека и условии, что не возникнет обратного резервного пробега локомотивов (это зависит от соотношения размеров движения в четную и нечетную сторону), по расчетам, аналогичным приведенным выше, составят 29,5 млн. руб./год. Это значительно ниже тех, которые получаются для оптимального сочетания веса и скорости поездов при одиночной тяге тепловозами ТЭЗ в двух секциях (см. рис. 4). Кстати, введение кратной тяги тепловозами ТЭЗ в четырех секциях при сохранении весовой нормы 3 850 т даже без учета возможного при этом возвращения части локомотивов резервом было бы экономически невыгодно по сравнению с весом поезда 2 500 т и одиночной тягой тепловозами ТЭЗ в двух секциях. Ходовая скорость составила бы 60,4/см/ч, т. е. была бы выше оптимальной для данных условий. Но если по условиям погонной нагрузки подвижного состава и длине станционных путей можно одновременно с введением кратной тяги тепловозами ТЭЗ из четырех секций повысить и весовую норму до 4 500—5 000 т, то это заведомо выгоднее оптимального сочетания веса и скорости поездов с одиночной тягой тепловозами ТЭЗ в двух секциях.

При среднесетевой стоимости перевозимого груза замена одних локомотивов другими, более мощными, лишь для повышения ходовой скорости без изменения весовой нормы всегда невыгодна и оптимальной является расчетная удельная мощность тяги. Введение же более мощных локомотивов даже при частичном повышении весовых норм поездов (с реализацией остальной части удельной мощности на скорость) может оказаться экономически оправданным. Так, если в примере 19 замена тепловозов ТЭ2 на тепловозы ТЭЗ будет сопровождаться одновременным повышением весовых норм поездов хотя бы доЗ 700 т, т. е. на 27,5%, в то время как мощность тяги увеличивается на 50%, то перевозочные затраты на измеритель снизятся с 5,0 до 4,9 руб. (ходовая скорость при тепловозах ТЭЗ в двух секциях и весе поездов 3 700 m составит 58 км/ч и расход механической работы на тягу поезда 13 ткм/км). В данном случае замена тепловозов ТЭ2 более мощными даже при непропорциональном, меньшем увеличении весовых норм выгодна.

Такая система расчетов, связанных с выбором наивыгоднейшего веса и скорости движения грузовых поездов в заданных условиях при заданном или подбираемом типе ведущего локомотива, не учитывает экономики изменения при этом провозной способности линий, что является самостоятельной задачей.