5. ВЫБОР НАИВЫГОДНЕЙШЕГО НАПРАВЛЕНИЯ ГРУЗОПОТОКА НА ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ХОДАХ

237

экономическом отношении. Даже при одинаковых расстояниях экономика эксплуатации линий с разными видами тяги, либо однопут-ных и двухпутных, а также с разной характеристикой профиля пути различна.

Основными факторами, влияющими на экономическую эффективность направления грузопотока по тому или иному параллельному ходу, являются его протяженность, характер и трудность профиля пути,"вид" тяги, количество главных путей, величина грузо- цотока, максимально возможный вес поезда по длине станционных рутей и погонной нагрузке подвижного состава, удельная мощность тяги и степень ее использования на единицу веса поезда. За-траты, не связанные с движением, в данном случае условно можно считать одинаковыми.

При сравнении вариантов того или иного направления грузопотоков на параллельных ходах возможны два случая:

когда загрузка каждого из рассматриваемых направлений в разных вариантах пропуска грузопотока меняется незначительно и не оказывает существенного влияния на общие эксплуатационные показатели этих направлений: участковую скорость, общее число ¦остановок поезда на линии и т. п.;

,._когда в результате направления на линию добавочного грузопотока меняются основные эксплуатационные ее показатели, я возможно и сама система освоения грузопотока, тип графика движения, расстановка кратной тяги и др.

В первом случае, характерном в основном лишь для двухпутных линий, при выборе наивыгоднейшего направления грузопотока на параллельных ходах достаточно сравнить приведенные сопоставимые перевозочные затраты по освоению только дополнительных перевозок.

Допустим, имеется два параллельных двухпутных хода (рис. 17). Необходимо решить, как выгоднее пропустить часть грузопотока из Л в ? — верхним ходом через С или нижним ходом через Д?

Сравнение вариантов пропуска дополнительного грузопотока по верхнему или нижнему ходу может производиться в данном случае сопоставлением дополнительных годовых приведенных народнохозяйственных перевозочных затрат по формуле (27).

Пример 36. Необходимо определить наивыгоднейшее направление дополнительного грузопотока размером по 5 млн. т нетто в год в обе стороны, между пунктами Л и 5 (см. рис. 17), если участки, составляющие эти направления, имеют следующую характеристику: Участок Длина, км Тип профиля по характеристике ЦНИИ Крутизна расчетного уклона, 7оо А—С 250 II 6 С—Б 350 III 9 А-Д 370 I 4 Д-Б 150 IV 12

Таким образом: верхний ход А — С—Б имеет общую длину 600 км, а нижний А — Д—Б — 520 км, или короче на 13%. Задача должна быть решена для следующих условий:

верхнее и нижнее направления имеют тепловозную тягу; вес поезда ограничен полезной длиной станционных приемо-отправочных путей 850 м и средней погонной нагрузкой подвижного состава 4 т/пог. м;

то же, что и для пункта I, но при электрической тяге на постоянном токе на верхнем ходу и тепловозной тяге на нижнем ходу;

то же, что и для пункта I, но при условии, что верхний ход двухпутный, а нижний однопутный; грузопоток нижнего хода, не считая отклоняемого, 10 млн. т нетто в год и размеры пассажирского движения 6 пар поездов в сутки.

Отношение веса нетто к весу брутто груженого вагонопотока принять 0,7, параметр накопления вагонов в пунктах формирования поездов 10, дополнительный грузопоток представляет собой одно назначение по плану формирования поездов.

Участки обращения локомотивов должны быть выбраны на основании технико-экономических расчетов; участки обращения бригад: А—С, С—Б, А—Д, Д—Б.

Решение. Условие 1. Весовая норма поездов в обе стороны верхнего и нижнего хода составляет

(850—50)4 = 3 200 т.

Этой наибольшей унифицированной весовой норме соответствуют следующие типы тепловозов (табл. 51).

Таким образом, по нижнему ходу А—Д—Б весовая норма 3 200 т может быть освоена на участке А—Д тепловозами ТЭЗ в одной секции, а на участке Д—Б ТЭЮ в двух секциях, т. е. делением этого хода на два участка обращения локомотивов (два тяговых плеча). По верхнему же ходу А—С—Б рассматриваемый грузопоток может быть освоен при весовой норме только 3 100 т

Таблица 51 Участки Крутизна расчетного уклона, «До Тип тепловоза Расчетный вес поезда, m А-С 6 ТЭ10 одна секция 3 250 С—Б 9 ТЭЗ две секции 3 100 А—Д 4 ТЭЗ одна секция 3 600 Д-Б 12 ТЭ10 две секции 3 400

на участке А—С тепловозами ТЭ10 и на участке С—Б ТЭЗ в двух секциях. Весовая норма 3 200 т потребовала бы усиления тяги на участке С—Б, так как мощности тепловоза ТЭЗ в двух секциях недостаточно, либо, что вероятнее и выгоднее всего, некоторого снижения расчетной скорости для тепловоза ТЭЗ в пределах допустимых § 18 Правилами тяговых расчетов 1961 г. Это может быть решено, однако, лишь анализом конкретного профиля пути.

По данным тяговых расчетов, произведенных методом равновесных скоростей, для заданных типов профиля пути и приведенных выше условий освоения грузопотока по отдельным участкам ходовая скорость и затрата механической работы непосредственно на тягу поездов в среднем в обе стороны (четную и нечетную) составят (табл. 52).

Таблица 52 Участок Тип профиля пути Бес поезда брутто, m Тип локомотива Ходовая скорость, км/ч Механическая

работа, затрачиваемая на тягу поезда, ткм/км л-с II 3 100 ТЭ10 одна секция . . . 55,2 9,4 С—Б III 3 100 ТЭЗ две секции .... 50,4 12,8 А-Д I 3 200 ТЭЗ одна секция .

По формулам (65) и (27) стоимость поездо-часа на участке и годовые сопоставимые перевозочные затраты по каждому участку в обе стороны составят:

Участок А—С

/ „ 4,50 6,46\ Спч = 7,74 +(0,0132+-25Q-+—у) 0,95 ¦ 55,2 + 0,003 X

/ 0,5 ¦ 0,95 ¦ 55,2 \ X 3 100 [\ + ^ — ) = 21 руб.

Здесь принята технологическая стоянка транзитного поезда в пункте смены локомотива и бригады гстт = 0,5 ч.

Так как весовые нормы поездов отличаются лишь на 100 т, а число назначений плана формирования одно, то разница в затратах на накопление будет сравнительно незначительной и ее можно не учитывать.

/21 \ 2 • 5 • 106 • 250

?пер = (иТ5 + 0,1 • 9,4J —о^ГзТоо—= 1 540 Тыс- РУб-/гад.

Участок С — Б

Аналогично приведенному выше расчету для участка А — С:

( 4,50 12,71\

Спч = 9,78+ ( 0,0252 + g^y + "350" 0,95 • 50,4 + 0,003 X

/ 0,5 ¦ 0,95 • 50,4 \ X 3 100 ( 1 + ^ — 1 =23,26 руб.;

/23,26 \ 2 • 5 • 106 • 350 = + 0,1025- 12,8j 0>7. 31Q0 =2 910 тыс. руб.

Участок А — Д

I 4,5 7,93\

Спч = 6,91 + (0,0109 -j- gyp + ~37q ) 0,95 • 50,4 + 0,003 X

Г 0,5 • 0,95 • 50,4 \ X 3 200 М + з^ — 1 = 20,13 руб;

/20 13 \ 2 • 5 ¦ 106 • 370

?пер = (Т7Г8 + 1025 ¦ 7J) —бТ^ЗІОО-" = 2 040 ТЫС- руб-

Участок Д — Б

, _ / 4,50 12,98\

Спч = 11 ,54 + (^0,0222 + "150 + 0,95 • 55,4 +

/ 0,5 • 0,95 • 55,4\ + 0,003 • 3 200(1 + ^ ~ I =30,12 руб.;

/30,12 \ 2,5 • 106 • 150

?пер = ^^у + 0,1 • 16,4) -oj 732oo~= 1 480 ТЬ!С' РУ6'

Таким образом, общие сопоставимые перевозочные затраты без учета расходов, связанных с накоплением вагонов в пунктах формирования поездов, составят по верхнему ходу А—С—Б 1 540 + 2 910 = 4 450 тыс. руб./год, а по нижнему ходу А — Д—Б 2 040 + 1 480 = 3 520 тыс. руб./год, т. е. меньше на 21%. Направление грузопотока по нижнему ходу, несмотря на двойную тягу на части линии, значительно выгоднее.

В данном случае принята система освоения грузопотока унифицированными весовыми нормами, но с участковым подбором наивыгоднейших типов локомотивов, что привело к уменьшению возможной длины участков обращения локомотивов.

Очевидно, что наивыгоднейшие весовые нормы — максимально-возмож-ные по полезной длине станционных приемо-отправочных путей и средней погонной нагрузке подвижного состава 3 200 т — могут быть освоены на всем верхнем ходу, как одном участке обращения локомотивов, тепловозами ТЭЗ в двух секциях (при г'р = 9°/00), а на нижнем ходу — тепловозами ТЭ10 также в двух секциях из-за тяжелого профиля участка Д—Б, хотя на большей части этого хода с легким профилем пути (участок А—Д) мощность двойной тяги тепловозами ТЭ10 не будет рационально использована.

В этом случае средняя ходовая скорость в четную и нечетную стороны составит:

на верхнем ходу

600

= 53>3 км/ч'

60,4 + 49,4

на нижнем ходу

520

"J70—ШГ =73,0 км/ч.

84,0 + 55,4

Средневзвешенная затрата механической работы локомотивами на 1 км пути в четную к нечетную стороны составит:

на верхнем ходу

10,4-250 + 13,2-350 gQO = 12,05 ткм/км;

на нижнем ходу

10,8 • 370+ 16,4 -150 , g2o = 12,42 ткм/км.

Здесь и дальше данные о средней ходовой скорости и затрате механической работы на тягу поезда получены для заданных типов профиля пути тяговыми расчетами.

На станциях С и Д в данном случае будет иметь место лишь смена локомотивных и поездных бригад со стоянкой поезда 20 мин, т. е. на 10 мин меньше, чем в случае, когда эти станции являются пунктами оборота локомотивов.

Сопоставимые приведенные перевозочные затраты составят при этом:

на верхнем ходу

4,50 12,71

Cn4 = 9,78^0,0252 + -gQQ+ -ggQ-j0,95 • 53,4 +

( 0,5 • 0,95 • 53,3 \ + 0,003 • 3 200 II + — — ) = 22,90 руб.;

/22,90 \ 2 ¦ 5 • 106 • 600

?пеР = (-5576 + °'1025' !2'05] ~07Г~3200— = 4510тыс' РУ6-/год-

Дополнительные затраты, связанные с простоем поездов в пункте смены бригад С по 20 мин, при стоимости поездо-часа без поездной бригады (но с локомотивом и локомотивной бригадой) 21,7 руб.

20 • 2 • 5 • 106 • 21 ,7

g^T-Q^Tg-goo =32тыс. руб./год,

а всего приведенные перевозочные затраты по верхнему ходу будут 4 510 + + 32=4 542 тыс. руб./год. Это на 4 542—4 450 = 92 тыс. руб./год больше, чем в варианте с короткими тяговыми плечами. Однако дополнительный экономический эффект от упразднения одного пункта оборота, по данным Гипротранстэи МПС [43], даже при средних размерах движения составляет в год примерно:

Расходы на содержание административно-управленческого и вспомогательного штата по локомотивному хозяйству 250 тыс. руб.

Расходы на содержание экипировочных устройств

Итого

350 тыс. руб.

и станционных путей 100 » »

Таким образом, удлинение тягового плеча на участке А — С — Б до 600 км, несмотря на некоторое ухудшение при этом использования локомотивов, в экономическом отношении все же выгодно.

По нижнему ходу

/ 4,50 12,98\

Спч= 11,54 + (0,0222 + "260 +-520 + 0,95 ' 73 +

0,5 • 0,95 • 73

+ 0,003 • 3 200 + ^ j =26,23 руб.;

/26,23 \ 2 • 5 • 106 • 520

Ег

пер = ( 69^"+ 0,1 ¦ 12.42J 0,7-3 200 =3 760 тыс. руб./год

и дополнительная задержка каждого поезда в Д для смены бригад при стоимости поездо-часа без поездной бригады 25 руб.

20 • 2 • 5 ¦ 106 • 25 60-0,7-3200 = 37 тыс" РУб-/г°Д>

а всего по нижнему ходу 3 760 + 37 = 3 797 тыс. руб./год против. 3 520тыс. руб./год при коротких тяговых плечах. С учетом, однако, даже наименьшего экономического эффекта от упразднения пункта оборота локомотивов в Д (примерно 350 тыс. руб./год) сопоставимые перевозочные затраты при длинном тяговом плече составят 3 797 — 350 = 3 447 тыс. руб./год, т. е. меньше, чем при коротких тяговых плечах. Учитывая, кроме экономических,, и значительные эксплуатационные преимущества длинных тяговых плеч, участок обращения локомотивов А—Д—Б длиной 520 км следует также- считать приемлемым.

Необходимо заметить, что при двойной тяге тепловозами ТЭ10 на участке А—Д технически возможная средняя ходовая скорость 84 км/ч явно выше- оптимальной, что завышает и перевозочные расходы.

Оптимальная ходовая скорость для этих условий (при избытке мощности тяги) на рабочей части профиля пути может быть найдена по формуле- [6, стр. 22, формула (17)]

г

V

10» (Л + Стч ¦ Q6p)

сэ h*(P + <ЗбР) км/ч' (209>

где у'4 — оптимальная средняя ходовая скорость на рабочей части профиля пути в км/ч;

А—коэффициент в формуле (65) стоимости поездо-часа на участке: затраты на 1 ч от стоимости локомотива и стоимости содержания, локомотивной и поездной бригад в руб.; b — часть основного удельного сопротивления подвижного состава движению, пропорциональная скорости и приходящаяся на 1 км/ч- (в современных условиях в зоне оптимальных ходовых скоростей поездов на работе части профиля пути может быть принята, равной 0,0225).

Остальные обозначения прежние.

В рассматриваемом примере для тепловозов ТЭ10 в двух секциях

РЧ _ 1/ Ю3 (П,54+ 0,003- 3 200)

У 0,1-0,95-0,0225(138 + 3 200) ~ 5 ' КМ/Ч'

Слишком большая скорость с тягой при весьма большом избытке мощности и заданной среднесетевой стоимости груза экономически невыгодна. С учетом средней допускаемой скорости на спусках, составляющих на линиях с I типом профиля пути 8% всей ее длины, порядка 90 км/ч средняя оптимальная ходовая скорость на всей линии не должна превышать

Тогда средняя скорость на всем нижнем ходу будет

520

¦WT^sT = 56'1 км14-

56,4 + 55,4

Приведенная стоимость поездо-часа на участке при этом составит

/ 4,50 12,98\

Спч = 11,54 + f 0,0222 + -520" ) 0,95 ' ^ +

! 0,5 • 0,95 • 56,1 \ + 0,003- 3 20011 + - ^20 ~) = 25,08 руб.

Затрату механической работы на 'тягу поездов в среднем в обоих направлениях на участке А — Д можно определить аналитически по формуле

^M=(/5 + Q6p)(®o+'3K8)10~3 ткм/км, (210)

где R*u — затрата механической работы локомотива на 1 км пути в ткм/км; 'экв — крутизна эквивалентного уклона по механической работе в °/00; wо — основное удельное сопротивление движению поезда в кг/т. В среднесетевых условиях w0 равно примерно

w0 = 1,176 + 0,007 V + 0,000143 У3 кг/т, (211)

где v — скорость движения (средневзвешенная по пути) в км/ч.

Приравнивая с некоторой условностью величину v к среднеходовой скорости, получим

w0 = 1,176 + 0,007 • 56,1 +0,000143 • 56,12 = 2,03 кг/т.

При максимально возможной скорости 84 км/ч на участке А—Д поезда весом 3 200 т с двумя ведущими тепловозами ТЭЮ затрата механической работы локомотива на тягу поезда составляет примерно 10,8 ткм/км. При такой скорости основное удельное сопротивление движению по формуле (207) составит 2,78 кг/т, средний эквивалентный уклон этой линии из формулы (206) будет

10з . rkm

'экв (212)

или, подставляя соответствующие значения,

_ _iMiloL __ 'экв — 276 + 3 200 ~ 2,78 ~+0,33 /оо-

Принимая величину эквивалентного уклона при заданной максимальной скорости на спусках практически не зависящей от скорости, получим, что при оптимальной скорости 56,1 км/ч затрата механической работы на тягу составит

= з 476 (2,03 + 0,33) 10~~3 = 8,2 ткм/км.

В среднем на всей линии А — Д — Б затрата механической работы на тягу поезда будет

8,2 • 370 + 16,4 • 150 = 10>6 ткм/км

против 12,42 ткм/км при максимально возможной скорости на участке А—Д.

Тогда

„г /25,08 2 • 5 • 10е • 520

?пеР = + 0'! ' 10,6) —0,7 • 3200 ~ = 3 560 ТЫС- Руб'/год

вместо 3 760 тыс. руб./год при максимально возможной скорости 84 км/ч на участке А—Д. При этом длинное тяговое плечо по сравнению с коротким будет уже экономичнее и по перевозочным затратам на 200 тыс. руб./год.

В дальнейших расчетах при тепловозной и электрической тяге приняты экономически выгодные длинные участки обращения локомотивов А—С—Б протяженностью 600 км на верхнем ходу и А—Д—Б протяженностью 520 км на нижнем ходу.

Условие 2. Если верхний ход имеет электрическую тягу на постоянном токе, а нижний — тепловозную, то при длине станционных путей 850 м и средней погонной нагрузке подвижного состава 4 т/пог. м максимально возможная весовая норма поездов 3 200 т может быть освоена при двух тяговых плечах на участке А—С электровозами ВЛ23, а на участке С—Б — Н8. Однако по силе тяги и профилю пути расчетные весовые нормы составят для участка А—С 4 350 т и участка С—Б 4' 150 т, т. е. мощность тяги явно излишняя. Целесообразнее для всего хода А—С—Б установить унифи-цированную весовую норму 3 100 т и унифицированную мощность тяги — электровоз BJ123, для которого на участке С—Б эта весовая норма будет расчетной. Тогда целесообразно на всем этом ходу иметь одно тяговое плечо. При этом среднеходовая скорость по данным тяговых расчетов составит 68,8 км/ч, а сопоставимые приведенные перевозочные затраты с учетом стоянки всех поездов в Д по 20 мин для смены бригад, но без учета затрат на накопление вагонов будут равны:

( 4,26 3,31\

Спч = 5,95 + ( 0,0046+ 3^-+ gQQ j0,95 • 68,8 +

/ 0,5 • 0,95 • 68,8\ + 0,003-3 200 + j =17,73 руб.;

г /17,73 \2 • 5 • 106 • 600

?пер = ( 6М + °'°969 ' 11 '9) 0,7-3 200 +

20 • 16,5 • 2- 5 • 10е

+ ~60^7^Т200~ = 3 845 тыс.руб./год.

По сравнению с аналогичным вариантом с тепловозной тягой (условие 1 — тепловозы ТЭЗ в двух секциях и длинное тяговое плечо) приведенные перевозочные затраты при электрической тяге меньше на 4 542—3 845 = 697 тыс. руб./год, или на 15,3%, но все же выше, чем на нижнем ходу при тепловозной тяге (условие 1— одно тяговое плечо, тепловозы ТЭ10 в двух секциях и оптимальная скорость на участке А—Д), где сопоставимые приведенные перевозочные затраты с учетом стоянки каждого поезда в Д по 20 мин для смены бригад составляют 3 560 + 37 = 3 597 тыс. руб./год. Поэтому, если даже верхний ход был бы электрифицирован, а нижний оставался на тепловозной тяге, то он все же был бы выгоднее для направления транзитного грузопотока между А и Б.

Условие 3. Если нижний ход А — Д—Б однопутный, то для определения участковой скорости предварительно надо найти коэффициент (Зх по формуле (139).

Среднесуточные размеры грузового движения на линии при весе поездов 3 200 т составят без учета дополнительного грузопотока

_ __ 245

10 • 106

365ТоТ^Т200 = 12'2 ПаРЫ П0ЄЗА0В

а с учетом дополнительного грузопотока 18,3 пары поездов. Принимая по данным примера 27 Д' =0,72; = 12 мин и to6 = 29,5 мин, получим без учета дополнительного грузопотока

(12,2 + 2 • 0,72 • 6) 12 + (1 —0,72)6 ¦ 29,5

?х- 1 — 1 600 0,812

и с учетом дополнительного грузопотока 0,766.

Тогда при тепловозной тяге по условию 1 и средней ходовой скорости, равной 56,1 км/ч, участковая скорость без дополнительного грузопотока будет 45,5 км/ч, а с учетом дополнительного грузопотока 43 км/ч.

При средней стоянке поезда под скрещениями и обгонами 12-0,9 + +29,5-0,1^14 мин (принимая 90% всех остановок грузовых поездов для скрещений и 10% — только для обгонов) количество остановок на промежуточных раздельных пунктах на 1 км линии А—Д—Б составит: без учета дополнительного грузопотока

60/1 1 \ І4 уїбТб 5б7Ту = 0,0178

и с учетом дополнительного грузопотока 0,0232. Отсюда дополнительная затрата механической работы на тягу поездов с учетом потерь при торможении на остановках по формуле (80) составит без учета дополнительного грузопотока

2#oc'T = 3,8(276 + 3 200) ' (°>89 ' 56>1) ' 10_6 ' 0,0178 = 0,59 ткм/км

и с учетом дополнительного грузопотока 0,735 ткм/км.

В этих расчетах 0,89— коэффициент, учитывающий среднее соотно-шение между ходовой скоростью и скоростью начала торможения на всем направлении при тепловозной тяге, найденный интерполяцией по табл. 35.

Средняя стоимость поездо-часа на участке по формуле (65) при ведущем тепловозе ТЭЮ в двух секциях и одной локомотивной бригаде из двух человек (поездная бригада из одного человека) составит без дополнительного грузопотока 24,53 руб. и с учетом дополнительного грузопотока 24,33 руб. Так как и до, и после увеличения грузопотока вес поезда остается неизменным и таким же, как на верхнем ходу, затраты, связанные с простоем вагонов под накоплением в пунктах формирования поездов, одинаковы во всех вариантах и, следовательно, их можно не учитывать.

Исходя из найденных выше расчетных данных сопоставимые приведенные народнохозяйственные перевозочные затраты по формуле (27) на однопутной линии А — Д—Б составят без учета дополнительного грузопотока

24,53

Ег

пер

2 • 10 • 106 • 520

+0,1 (10,6 + 0,59) —0,7 - 3 200 = 7 067 ТЬ1С- РУб-/г°Д

и с учетом дополнительного грузопотока

Отсюда сопоставимые приведенные перевозочные затраты, приходящиеся на дополнительный грузопоток в размере 5 млн. m нетто в год в каждую сторону, при пропуске его по нижнему однопутному ходу определяются в размере 10 864—7 067 = 3 797 тыс. руб./год против 3 560 тыс. руб./год по тому

же нижнему ходу,-рассмотренному как двухпутный. Следовательно, допол-нительные затраты, связанные с остановками всех грузовых поездов на однопутной линии, по сравнению с аналогичной двухпутной, в данном случае составят 237 тыс. руб. в год, или 6,25% всех сопоставимых перевозочных затрат на однопутной линии.

Однако перевозочные затраты по освоению того же дополнительного грузопотока 5 млн. т нетто в год в каждую сторону на верхнем двухпутном ходу составят по условию 1 без учета простоя вагонов под накоплением 4 510 тыс. руб./год. Поэтому и в данном случае нижний ход, несмотря на то, что он однопутный, остается для направления дополнительного транзитного грузопотока между А и Б более выгодным. Это объясняется не только тем, что он значительно короче, но и тем, что профиль этого хода легче: затрата механической работы на тягу поезда по верхнему ходу составляет по тому же условию 1 12,05 ткм/км, а по нижнему ходу при тепловозах ТЭЮв двух сек-циях и оптимальной скорости при избытке мощности тяги только 10,6 ткм/км. Эта разница в затрате механической работы настолько значительна, что даже при дополнительных потерях кинетической энергии поездов при торможении на остановках для скрещений (если линия однопутная) нижний ход и по затрате механической работы на тягу поездов выгоднее верхнего хода.

В примере 36 показана лишь методика расчетов по определению наивыгоднейшего направления транзитного вагонопотока на параллельных ходах. В каждом конкретном случае выбор такого направления требует предварительных расчетов и в практических условиях нередко оказывается, что кратчайшее направление грузопотока не является самым выгодным.