7. ОСНОВНОЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОТЛИЧИЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОДНОПУТНЫХ ЛИНИЙ ОТ ДВУХПУТНЫХ

175

•ства таких остановок и средней продолжительности стоянки поезда под скрещением.

Если в сравниваемых вариантах участковая скорость и количество остановок для скрещений и обгонов поездов не могут быть найдены из графика движения, то прибегают к менее точным, но доста-точно надежным для целей сравнения вариантов аналитическим рас-четам.

Зная количество остановок поездов на промежуточных станциях и среднюю продолжительность каждой такой остановки, анализ эксплуатационно-экономических показателей двухпутной и однопутной линий можно вести по рассмотренной выше методике, сравнивая лишь приведенные народнохозяйственные перевозочные затраты. Рассмотрим методику такого сравнения и разницу в экономических показателях двухпутных и однопутных линий в одинаковых условиях на конкретном примере.

Пример 27. Допустим, что имеется направление с электрической тягой гр = 6°/оо, И тип профиля пути по характеристике ЦНИИ МПС. Максимально возможный вес поезда при электровозах BJ123 4 200 т, годовой грузопоток расчетного года эксплуатации в каждую сторону одинаков и составляет 15 млн. т нетто, средняя длина участка обращения локомотивов на двухпутной линии 600 км и однопутной — 500 км, а бригад соответственно 300 и 250 км. Требуется определить, какие эксплуатационно-экономические показатели будет иметь эта линия как двухпутная и однопутная, если на ней курсирует шесть пар пассажирских поездов. Отношение ходовых скоростей грузовых и пассажирских поездов 0,8, среднее отношение веса нетто к весу брутто состава 0,7, способ сношений по движению поездов— полуавтоблокировка, коэффициент неидентичности перегонов 0,9, стоимость перевозимого груза среднее етевая.

Ходовая скорость и механическая работа электровоза BJ123 на различных элементах профиля пути при весе поезда 4 200 от

Таблица 41 Крутизна элемента профиля в %. Доля элемента пути в общей длине линии В % Равновесная скорость в км/ч 60 V

в мин на 1 км Основное сопротивле-ние поезда в кг/т Механическ ая работа локомотива

на 1 км пути в ткм 4-6 10 43 1,39 2,33 36,1 +5 3 44 1,36 2,35 31,8 +4 13 46 1,30 2,40 27,6 -j-2 12 51 1,17 2,52 19,6 -j-0 30 60 1,0 2,73 11,8 —2 9 79 0,76 3,17 5,1 —4 10 80 0,75 3,20 —6 13 80 0,75 3,20 — Решение.

Из данных табл. 41 видно, что средняя ходовая скорость на рассматриваемом направлении составляет

60 • 100

~ 1,39 • 10 + 1,36 • 13 + 1,17 • 12 + 1,0- 30 + 0,76 • 9 + 0,75-23 =

6 000

= І02Т98 = 58'3 км>4-

Точно так же находим, что в обратном направлении ходовая скорость 60,1 км/ч, а средневзвешенная в обоих направлениях (размеры движения одинаковы) 59,2 км/ч.

Механическая работа локомотива (последняя графа табл. 4) составляет в среднем при следовании поезда «туда» 13,2 ткм/км, или 31,4 ткм на измеритель. В обратном направлении затрата механической работы на перемещение одного поезда в среднем на 1 км пути составит 13,37 ткм, или 31,8 ткм на измеритель. В среднем затраты механической работы на тягу одного поезда составят на 1 км 13,96 ткм, или на измеритель—33,2 ткм.

Среднее время простоя грузового поезда под обгоном на двухпутной линии при полуавтоблокировке to б, если обгоняющий пассажирский поезд проходит станцию с ходу, можно определить по формуле [36, стр. 63, формула (108)]:

^об = (1,5 Л + 0,5) tx + 2тп мин, (134)

где Д — отношение скоростей грузового и пассажирского поезда;

t% — среднее время хода грузового поезда по перегону на участке в мин; тп — станционный интервал попутного следования поездов при автоблокировке в мин. Принимая = 15 мин и тп = 2 мин, получим

^об = (1 >5 • 0,8 + 0,5)15 + 2 • 2 = 29,5 мин.

Тогда коэффициент участковой скорости по отношению к ходовой можно определить по формуле, предложенной канд. техн. наук Б. М. Максимовичем [36, стр. 73, формула (135) с поправкой знаменателя по формуле (100)]

flx- 1 - 1 600 ' (135)

где ппс — число пар пассажирских поездов в сутки. В данном примере

(1 —0,8)7 • 29,5

600

; 0,978.

Средняя участковая скорость грузовых поездов составит 59,2 • 0,978 = = 58,0 км/ч.

Стоимость поездо-часа на участке определится по формуле (65) и данным табл.

( 4,26 3,31\

Спч=5,95 + (0, 0046 +-ЗОД- + gQQ I 58,0 +

+ 0,003 • 4 200 + = 21,16 руб/поездо-ч.

При применении на 6°/00-ных спусках рекуперативного торможения для поддержания максимальной принятой скорости 80 км/ч возможная работа рекуперации составит Дрек = (6—3,2) (4 200 +138) 0,13 • 10-3 = 1,575 ткм,

177

Тогда _ 1,575 _

"рек - 13,96 ~~ °'113'

а стоимость 1 ткм механической работы по формуле (84) будет

Сэ = 10,12 — 4,33 • 0,113 = 9,63 коп/ткм.

Перевозочные затраты на измеритель в одну сторону на двухпутной линии с учетом эффективности рекуперации, но без учета дополнительных затрат, связанных с накоплением вагонов в пункте формирования поездов (так как при одном и том же весе поезда они одинаковы и на двухпутной, и на однопутной линии), по формуле (31) составят

104 /21,16 \ Стдв = 42(Ю і 58 0 ^ 0,0963 • 13,96 I = 4,08 руб./измеритель.

Выражение в скобках — приведенная стоимость 1 поездо-км, равная 1,71 руб.

Если бы линия была однопутной, то прибавились бы затраты, связанные с остановками для скрещений поездов на промежуточных станциях. Среднее время стоянки грузового поезда под скрещением можно определить по формуле [36, стр. 61, формула (104)]

г2

<ск = 0,25 (4 + Q + tCK , "" + tрз мин, (136)

{Х г 'рз

где tx + t"x — среднее время хода пары поездов по перегону в мин; гск — станционный интервал скрещения в мин; tрз — время на разгон и замедление поезда в мин.

При tx + t"x = 30 мин; тск = 1 мин; тнп = 4 мин и t = 3 мин получим

42

tCK = 0,25 - 30 + 1 +3q + 3« 12 мин.

Тогда при парном непараллельном графике на однопутном участке коэффициент участковой скорости по отношению к ходовой можно определить по формуле, предложенной докт. техн. наук А. Д. Каретниковым [37, стр. 117, формула (70)]

С , (1 — д) ""nc tnб )

h = 0,044 |24 - [»гр + (1 + А') я..с] tCK - п _ 6|1с Япс ) ¦ (137)

где /ггр —»среднесуточные размеры грузового движения, пар поездов;

Д'—отношение участковой скорости грузовых и пассажирских поездов

(можно принять равным 0,9Д); п — наличная пропускная способность участка в парах поездов параллельного графика; Єпс — коэффициент съема для пассажирских поездов, в свою очередь определяемый для двухпутной линии с полуавтоблокировкой по формуле [36, стр.

Епс= 0,2 + 0,8Д +0,7/ — 0,05 пш, (138)

где / — коэффициент неидентичности перегонов.

В рассматриваемом примере

Г 15 • 106

ЙГР = ср • 365 Q6p = 365 • 0,7 • 4 200~== 14 паР П0еЗД0в;

1 440 1 440

п =

рз

Т + "нп + ^ск + t

1 440

= 30 + 4+1+3 = 38 паР поездов,

Есм = 0,2 + 0,8 • 0,8+0,7 • 0,9 —0,05 -6= 1,17. Тогда по формуле (137)

( , 12 (1—0,8)38 • 6 • 29,5 )

= 0,044 (24 - [ 14 + (1 + 0,8 • 0,9) 6] ^ - ~ (38- 1,17-6) 60 "j = °'81"

Характерно, что примерно те же значения коэффициента участковой скорости по отношению к ходовой получаются и по другим методикам аналогичных расчетов. Так, по формуле, предложенной канд. техн. наук Б. М. Мак-симовичем [36, стр. 59, формула (100)],

Г, _ , ("гр + 2А'"псКк + (1-Л') ппс to6

^х- 1 1 600 . Ud9>

или в рассматриваемом примере

_ (14 + 2 • 0,8 • 0,9 • 6) 12 + (1 —0,8 • 0,9)6 • 29,5

fix - 1 — і 600 ~ °'80'

По методике, предложенной проф. Г. И. Черномордиком, количеств остановок для скрещения одного грузового поезда на 1 км однопутного участка ориентировочно можно определить по формуле

"нрапс"гр °>5

Каст = -/24 — (X—а—- n \ v I— остановок/км, (140)

нр "*пс -СТ "гр; х ^тех

где «нр—коэффициент суточной неравномерности движения поездов;

япс — доля пропускной способности, занимаемая пассажирским движением

"гр + гпс"пс

тст — сумма станционных интервалов, включая время на разгон и замедление, на пару поездов в ч; і-тех — среднее расстояние между распорядительными станциями (обычно между пунктами технического осмотра вагонов) в км.

Принимая в рассматриваемом примере а =0,1; ?тех = 300 кж; тст = тнп + тск + = 4 + 1 + 3 = 8 мин = °'133 4

14+1,17-6

и апс= Ї4 = 1,5,

по формуле (140) получим

1,1 -1,5-14 0,5

КОСТ = (24-1,1 - 1,5 • 0,133 • 14)59,2 _ 300 = 0,0162 ^ановок/км,

откуда

"УЧ = 1 , ' , = 1 , О!ОІ62 • 12 =49'8 КМ/Ч'

УХ ЛОСТ СК 59,2 ' 60

fx = НТГ-о = 0,84.

49;8 59,2

Таким образом, коэффициент участковой скорости по отношению к ходовой по трем различным методикам расчета получен примерно одинаковым и может быть принят в дальнейших расчетах равным 0,82.

Соответствующее принятой участковой скорости количество остановок одного поезда на 1 о с учетом разной продолжительности стоянок под скрещением и обгоном можно более точно определить по формуле [36, стр. 74, формула (138)]

[пгр + (1 +Д')ппс]

= 7Гл 5 остановок/км. (141)

ох рх

В рассматриваемом примере

14+(1+0,8-0,9)6 /Сост = 24 • 59 2 ¦ 0 82—' = 0,0208 остановок/км.

Стоимость 1 поездо-ч на участке для однопутной линии составит

/ 4,26 3,31\

Спч = 5,95 + ( 0, 0046 + -250 + 500 J48,5 + 0,003 • 4 200 X

I 48,5\ X 1 + 5oq-J = 21,20 руб/поездо-км.

Дополнительная затрата механической работы (энергии) на остановку одного поезда на 1 км по формуле (80) составит

2 Кст = 3,8 (138 + 4 200) 59,22 • 0,0208 • 10~6 = 1,20 ткм/км.

Эффективность рекуперативного торможения на спусках на однопутной линии та же, что и на двухпутной. На остановках при торможении от средней ходовой скорости до скорости входа на стрелки при приеме на боковой путь 40 км/ч она определится по формуле (88):

Л= 3,8 - 4 338 (59,22 — 402) Ю-6 = 31,3 ткм на одну остановку, или 31,3 • 0,0208 = 0,65 ткм на 1 км пути.

С учетом рекуперации на остановках

1,575 + 0,65

а "рек— 13,96+ 1,20 ' —°'147>

Сэ = 10,12 — 4,33 • 0,147 = 9,48 коп/ткм.

С учетом дополнительных затрат, связанных с остановками поездов, и эффективности от применения рекуперативного торможения на остановках перевозочные затраты в одну сторону на измеритель для однопутной линии составят

104 /21,20 \ °од = 4200 V ~48~5 ^ °>0948 ' 15>14 ) = 4'48 РУб./измеритель.

На двухпутной линии по сравнению с однопутной будут еще и дополнительные эксплуатационные расходы на содержание второго пути и контактной сети на нем. По данным Гипротранстэи МПС, эти расходы вместе с реновационными отчислениями составляют примерно 1 500 руб/км в год по содержанию пути и 870 руб/км в год по содержанию контактной сети. Тогда в нашем примере эти затраты на измеритель будут равны

(1 500 + 870) 104 • 0,7

2 .

Сопоставимые приведенные народнохозяйственные перевозочные затраты по элементам на 10 000 ткм брутто в одинаковых условиях на двухпутной и однопутной линиях

Таблица 42 Элементы расходов Величина затрат на изме-ритель в руб. на линии двухпутной однопутной Пропорциональные времени следования поезда .

» затрате механической работы на тягу поезда без учета эффективности реку-перативного торможения 0,87 3,38 1,04 3,38 то же на остановки для скрещения поездов без учета эффективности рекуперативного торможения — 0,29 Дополнительные эксплуатационные расходы на содержание второго пути и контактной сети на нем на двухпутной линии по сравнению с одно-путной 0,55 Итого сопоставимые перевозочные затраты на измеритель: а) без учета экономической эффективности рекуперативного торможения 4,80 4,71 б) экономический эффект рекуперативного торможения 0,17 0,23 в) с учетом экономической эффективности рекуперативного торможения 4,63 4,48 Рекуперативное торможение при этом снижает сопоставимые перевозочные затраты на двухпутной линии на 0,17 руб./измеритель, или на 4%, и на однопутной примерно на 5%. Но если учесть также постоянные эксплуатационные расходы на содержание пути и контактной сети (лишь дополнительные на двухпутной линии по сравнению с однопутной), то соотношение перевозочных затрат меняется: на двухпутной линии при данном объеме грузопотока они в сумме даже выше, чем на однопутной. Экономия приведенных перевозочных затрат на измеритель на двухпутной линии по сравнению с однопутной составляет 0,40 руб., а дополнительные эксплуатационные расходы на содержание второго пути и контактного провода'—+55 руб., т. е. на 38% больше.

Как видно из данных, приведенных в табл. 42, сопоставимые приведенные народнохозяйственные затраты в одинаковых условиях на однопутной линии без учета стоимости содержания пути и контактной сети выше, чем на двухпутной, на 0,4 руб./измеритель, или на 10%.

Из расчета, приведенного в примере 27, видно, что при относительно малых грузопотоках, несмотря на потери, связанные с остановками для скрещений поездов, эксплуатация однопутных линий обходится дешевле, чем двухпутных. Отчасти из этих соображений в США, в частности, за последние годы ряд двухпутных недостаточно загруженных линий перестроили в однопутные с диспетчерской централизацией и удлиненными разъездами (по существу двухпутными вставками) для безостановочных скрещений поездов.

Но если двухпутная линия уже существует и затрата на ее содержание неизбежна, то пропуск вагонопотоков по ней при одинаковых условиях всегда выгоднее, чем на однопутной линии.

Обычно в среднесетевых условиях перевозочные затраты на равный объем перевозок или на измеритель при одинаковых профилях пути, технической оснащенности линии, весе поездов и типе ведущих локомотивов для однопутной линии на 10—15% выше, чем двух-путной. Поэтому при равных условиях (прсфиль пути, вид тяги, весовые нормы поездов) на параллельных ходах грузопоток выгоднее пропускать по двухпутной линии, чем по однопутной, даже если при этом на двухпутной линии будет иметь место увеличение дальности перевозки на 10—15%.

В конкретных условиях такие расчеты при необходимости могут быть выполнены по приведенной методике и более тщательно с учетом, что разные группы поездов могут иметь в четном и нечетном направлении разные весовые нормы, скорость, величину грузопотока, трудность профиля пути и даже размеры движения. Но в принципе ни методика таких расчетов, ни основные выводы не изменятся.

Аналогичными расчетами может быть решена и такая задача: выгодно ли в технико-экономическом отношении переустройство однопутной линии в двухпутную без учета необходимого расширения провозной способности? В самом деле, если перевозочные затраты без учета разницы в стоимости содержания постоянных устройств на двухпутной линии в одинаковых условиях меньше, чем на однопутной, то, очевидно, при каком-то грузопотоке этот экономический эффект от сокращения перевозочных затрат окупит необходимые вложения для строительства второго пути с учетом расходов на его содержание. Можно найти такой грузопоток, при котором перевод однопутной линии в двухпутную будет экономически выгоден даже без учета эффективности расширения пропускной способности линии при установленном для транспорта нормативном сроке окупаемости капиталовложений 10 лет.

Очевидно, при заданном грузопотоке однопутную линию выгодно перевести в двухпутную, если сопоставимые приведенные народнохозяйственные перевозочные затраты с учетом необходимых капиталовложений на переустройство однопутной линии в двухпутную будут хотя бы равны, т. е.

Оод = ОдВ, (142)

где (Год — сопоставимые приведенные народнохозяйственные перевозочные затраты на измеритель на однопутной линии;

Одв — то же на двухпутной линии.

Так как затраты, связанные с самим процессом перемещения поездов, кроме потерь от остановок для скрещений, на идентичных однопутной и двухпутной линиях одинаковы, то в таких расчетах для сравнения вариантов их можно не учитывать. Тогда, раскрывая формулу (142), получим

Спдчн • Ю4 3,8 (P+Q6d)(атор dx)2 Ю-бСзТСи/фЮ* = Q6pv°yr + Ф= СЦ ¦ 1Q4 , (0,1 /1'к", -',- Эк") срЮ4 Q6p^~r Г

или, преобразуя и решая относительно Г,

(0,1Лкм + Экм) ф^бр

•Г-.ОДН Х>ДВ

Суч Суч

1 > —— ——^ н т нетто в год

одн дв I ->- \ і -Л.«к/ \ -А/ -- -ч-чОСТ

4 Ь 3,8 (Р+ Q6p) (атор Ух)210-6СЭ КТ

в обоих направлениях, (143)

где АЦ — стоимость сооружения 1 км второго пути в руб.;

ЭЦ ¦— годовые эксплуатационные расходы по содержанию 1 км второго пути с учетом реновационных отчислений в руб.; Спч"» Спч — приведенная народнохозяйственная стоимость 1 по- ездо-ч на участке соответственно однопутной и двухпутной линий;

Суч"; Руч — средняя в обоих направлениях участковая скорость соответственно на однопутной и двухпутной линиях в км/ч.

Пример 28. Определить, при каком примерно объеме грузопотока экономически целесообразно переустройство однопутной линии в двухпутную (без учета эффективности и необходимости расширения при этом пропускной способности), если линия имеет II тип профиля пути по характеристике ЦНИИ МПС, длина станционных путей 850 м, средняя погонная нагрузка вагонного парка в обоих направлениях 4,2 т/пог. м, тяга тепловозная, размеры пассажирского движения 8 пар поездов в сутки, отношение ходовой скорости грузовых и пассажирских поездов 0,7.

Решение. Максимально возможная весовая норма поездов по длине станционных путей и погонной нагрузке подвижного состава 4,2 (850—50) ж я= 3 350 т. На линии с ;'р = 6 °/00 поезда такой весовой нормы могут быть освоены тепловозами ТЭ10. Средняя ходовая скорость в обоих направлениях составит при этом по тяговым расчетам, выполненным методом равновесных скоростей, 50,5 км/ч.

Коэффициент участковой скорости на двухпутной линии по формуле (135) при среднем времени простоя грузового поезда под обгоном 25 мин составит 0,96. Тогда участковая скорость на двухпутной линии будет равна 50,5-0,96 = 48,6км/ч, а стоимость поездо-часа по упрощенной формуле (67) — 20,35 руб.

На однопутной линии и участковая скорость, и количество остановок для скрещений, определяющее дополнительную затрату механической работы на тягу поезда, зависят от величины грузопотока. Эта зависимость, а также

стоимость поездо-часа на участке и энергетические потери от остановок поездов, рассчитанных по методике, формулам и некоторым исходным данным предыдущего примера, приведена в табл. 43.

Таблица 43

Зависимость от участковой скорости, количества остановок поезда для скрещений, стоимости поездо-часа на участке и затрат, связанных с остановками поездов, от грузопотока Грузопоток в млн. т. нетто в год в каждую сторону Среднесуточные размеры грузового движения , пар поездов Количество остановок на 1 км пути по формуле (141) Коэффициент участковой

скорости по формуле (139) Участковая скорость в KMjH Стоимость поездо-часа на участке в руб. Затраты, свя-занные с по-терей кинетической энергии при остановках поездов, на один поезд и 1 км путн в руб. 30 35,10 0,0640 0,605 30,7 19,42 0,217 35 40,95 0,0770 0,561 28,4 19,31 0,261 40 46,80 0,0920 0,520 26,2 19,19 0,312 45 52,65 0,115 0,473 23,9 19,07 0,390

Так как на однопутной линии стоимость поездо-часа и затраты, связанные с остановками для скрещений поездов, в свою очередь зависят от грузопотока, то определить по формуле (143) тот уровень грузовых перевозок, при котором экономически выгодно сооружение второго пути, проще всего методом подбора данных по табл. 43. Принимая стоимость сооружения 1 км второго пути под тепловозную тягу при II категории сложности профиля 69 тыс. руб. и годовые эксплуатационные расходы по его содержанию 1,5 тыс. руб. при годовом грузопотоке в обоих направлениях 36 млн. т нетто в год и интерполируя данные табл. 43, по формуле (143) получим

„ (6,9+ 1,5) 0,7-3 350 • 103

Г > —20+55 І9~29 ' т нетто в год в °°оих направлениях.

~48Х~ "27Ж + 0,271

Таким образом, в заданных условиях с экономической точки зрения целесообразно переустройство однопутной линии в двухпутную (даже при наличии еще пропускной способности однопутной линии) при суммарном годовом грузопотоке в обоих направлениях примерно 36 млн. т нетто в год или при годовом грузопотоке в груженом направлении порядка 20 млн. т нетто, т. е. тогда, когда практически однопутная линия без усиления ее провозной способности вряд ли справится с пропуском 50—60 пар поездов в сутки (вместе с пассажирскими).

Из расчетов, приведенных в примере 28, можно сделать вывод, что переустройство однопутных линий в двухпутные только по эконо-мическим соображениям даже при тепловозной тяге, не говоря уже об электрической, чаще всего нецелесообразно при любых, практически возможных размерах движения. Такое переустройство может рассматриваться лишь при необходимости усиления провозной способности линии по сравнению с другими мерами, обеспечивающими освоение заданного грузопотока, таким как диспетчерская централизация с частично пакетным графиком или двухпутными вставками для безостановочных скрещений поездови др.Границы выгодности этих мероприятий по сравнению с устройством сплошного второго пути могут определяться как на заданный грузопоток (как это сделано в примере 28 для определения экономической целесообразности сооружения на однопутной линии второго пути), так и с учетом темпа роста грузопотока в перспективе при определении целесообразной в тех- нико-экономическом отношении этапности усиления провозной способности данной линии с учетом эффективности разновременных при этом затрат на ее развитие и эксплуатацию.