1 АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ 1.1 Технико-эксплуатационная характеристика полигона железной дороги В данном разделе курсовой работы необходимо дать техникоэксплуатационную характеристику полигона железной дороги (рис. 1 Задания) для которого рассматривается организация дальних, местных и пригородных пассажирских перевозок. Пример схемы расчётного полигона, представлен на рисунке 1.1. Рисунок 1.1 – Схема полигона железной дороги (взять из задания) Основные данные о полигоне железной дороги приведены в п.1.2 Задания. Полигон, представленный на рисунке 1.1, имеет следующую техникоэксплуатационную характеристику [п. 1, 2 Задания]: 1. Число станций: 16, из них узловых – 5; 2. Общая длина полигона, км: эксплуатационная: 11290, развёрнутая: 19114; 3. Число главных путей на перегонах: один (на участках Б – П, Д – П, Д – Л), два (на участках А – Б, Б – Д, Д – И, Л – И, Л – П). 4. Средство сигнализации и связи, используемое при движении поездов: автоматическая блокировка; 5. Вид тяги: электрическая, род тока: постоянный, напряжение в контактной сети U = 3000 В; 6. Руководящий уклон iр, ‰: 6,0 (направление А – Б); 7. Эквивалентный по механической работе уклон iэк, ‰: 1,5 (направление А – Б). Все станции рассматриваемого полигона расположены в одном часовом поясе. Также в данном разделе курсовой работы необходимо отразить информацию о тяговом обеспечении полигона согласно п.3 Задания. На рассматриваемом полигоне пассажирское движение в дальнем и местном сообщении выполняется сосредоточенной (локомотивной) тягой, в пригородном – распределённой (мотор-вагонной) тягой. На полигоне эксплуатируются магистральные пассажирские электровозы серии ЧС7 и электропоезда серии ЭД4. Основные технические характеристики эксплуатируемого на полигоне тягового и мотор-вагонного подвижного состава приведены соответственно в таблице 1.1 и в таблице 1.2. Таблица 1.1 - Основные технические характеристики магистрального пассажирского электровоза серии ЧС7 № п/п 1 1 2 3 4 5 6 7 Параметр 2 Род тока Сцепная полная масса Нагрузка от оси на рельсы Номинальная мощность Сила тяги в номинальном режиме Конструкционная скорость Длина машины по осям сцепления Единица измерения 3 т кН кВт кН км/ч мм Значение 4 Постоянный 164 202 8400 115,8 190 32900 Таблица 1.2 - Основные технические характеристики электропоезда серии ЭД4 № п/п 1 1 Параметр 2 Род тока Единица измерения 3 - Значение 4 Постоянный Конструкционная скорость км/ч 130 Максимальная скорость в 3 км/ч 120 эксплуатационном режиме 4 Схема состава 2Г + 5М + 3П* 5 Общее число мест для сидения пасс. 1088** 6 Масса тары поезда т 500,3** * Г – головной вагон, М – моторный вагон, П – прицепной вагон; ** Число посадочных мест в поезде и масса тары поезда соответствуют принятой схеме 2Г + 5М + 3П. 2 В разделе 1.1 курсовой работы также необходимо привести характеристику участка, на котором осуществляется движение пригородных поездов, согласно Заданию. Схема пригородного участка приведена на рисунке 1.2. Пригородный участок полигона железной дороги имеет протяжённость 117 км и включает в себя одну головную станцию Б, а также шесть зонных станций: а, б, в, г, д, е. чётное Б 11 км а 16 км б 21 км в 21 км г 27 км д 21 км е Условные обозначения: Б – станция, на которой предусмотрены остановки поездов прямого, местного и пригородного сообщения; а, б, …, е – зонные станции в пригородном движении. Рисунок 1.2 - Схема пригородного участка 1.2 Размеры пассажиропотоков в дальнем, местном и пригородном сообщении Размеры суточных пассажиропотоков в пригородном сообщении приведены в таблице 3 Задания и, согласно пункту 6 Задания, должны быть увеличены/уменьшены. В курсовой работе приводится скорректированная таблица пассажиропотоков. То же самое и для дальнего и местного сообщения (таблица 2 Задания). Например, размеры приведены в таблице 1.3. суточных пригородных пассажиропотоков Например, месячные размеры пассажиропотоков в дальнем и местном сообщении приведены в таблице 1.4. Таблица 1.3 - Размеры суточных пассажиропотоков в пригородном сообщении, пасс./сут.* Из / На Б а б в г д е Б а б в г д е --12075 9660 7245 2415 1208 1812 12075 --4830 2415 1208 604 1208 9660 4830 --1208 604 966 2415 7245 2415 1208 --1208 846 604 2415 1208 604 1208 --1208 846 1208 604 966 846 1208 --1208 1812 1208 2415 604 846 1208 --- * [таблица 3 Задания] Таблица 1.4 - Размеры месячных пассажиропотоков в дальнем и местном сообщении* Из/На А Б В Г Д Е Ж З И К Л О П Р С Т А Б В Г Д --6160 7700 770 7700 6160 --5390 6160 11550 7700 5390 --7700 12320 770 6160 7700 --11550 7700 11550 12320 11550 --6930 --770 1155 6930 385 5390 385 6930 5390 5390 770 6930 6545 6930 30800 19250 10780 9240 15400 6930 6160 --770 7700 7315 7700 9240 6160 1540 385 4620 1540 3080 385 770 --1540 3850 3850 4235 1540 5005 6160 2695 770 5390 1540 --2310 4620 2310 6160 7315 9240 * [таблица 2 Задания] Е Ж З И К Л О П Р С Т 6930 --770 1155 6930 --1155 770 2310 1925 --2310 --3850 6930 2310 385 5390 385 6930 5390 1155 --770 2695 ----6160 3850 5005 3465 5390 5390 770 6930 6545 6930 770 770 --5775 2310 4620 1925 6160 --8085 1925 30800 19250 10780 9240 15400 2310 2695 5775 --7700 6930 3080 5775 2310 5005 5390 6930 6160 --770 7700 1925 --2310 7700 --8470 770 6930 3850 5390 3465 7315 7700 9240 6160 1540 ----4620 6930 8470 --4620 --1925 2695 8855 385 4620 1540 3080 385 2310 6160 1925 3080 770 4620 --1155 6545 --2695 770 --1540 3850 3850 --3850 6160 5775 6930 --1155 --4620 1925 2310 4235 1540 5005 6160 2695 3850 5005 --2310 3850 1925 6545 4620 --3080 7315 770 5390 1540 --2310 6930 3465 8085 5005 5390 2695 --1925 3080 --7700 4620 2310 6160 7315 9240 2310 5390 1925 5390 3465 8855 2695 2310 7315 7700 --- 2 ПРЯМОЕ И МЕСТНОЕ СООБЩЕНИЯ 2.1 Выбор схемы формирования составов и скоростей движения пассажирских поездов на расчетном полигоне Схема состава пассажирского поезда устанавливает число и композицию (плацкартных, купейных, мягких и др.) и определяет, с одной стороны, уровень удобств, предоставляемых пассажирам, с другой – расчетную населенность поездов и их вес, а, следовательно, скорости поездов, размеры их движения и расходы железных дорог, связанные с организацией дальних и местных пассажирских перевозок. В состав пассажирского поезда могут включаться вагоны следующих категорий: а) мягкие; б) спальные с 2-х местными купе; в) купейные с 4-х местными купе; г) плацкартные; д) вагоны с местами для сидения; е) вагон-ресторан или вагон-буфет; ж) багажные и почтовые. В практике организации пассажирских перевозок в состав поезда включаются, как правило, следующие вагоны: 1-2 мягких, 5-8 купейных, 7-8 некупейных (с плацкартными или общими местами), а также вагон-ресторан, багажный и почтовый вагоны (пример в таблице 2.1). При этом вместимость состава изменяется в пределах от 400 до 1100 мест. Для выполнения расчёта предварительно составляются четыре варианта схем формирования составов, для каждой из которых в соответствии с количеством мест в вагонах и их весом определяется весовая норма поезда. Вес поезда брутто в зависимости от схемы состава может изменяться в пределах от 800 до 1200 т. На выбор схемы формирования, а, следовательно, весовой нормы поездов и скорости их движения, оказывают влияние следующие факторы: 1. Мощность поездного локомотива; 2. План и продольный профиль пути; 3. Состояние верхнего строения пути; 4. Технические особенности эксплуатируемого подвижного состава (конструкционные скорости движения вагонов и локомотивов и др.); 5. Прочие условия. Важными критериями являются скорость доставки пассажиров и денежные затраты, связанные с выполнением перевозок. По этой причине для нахождения оптимальных значений веса и скорости поездов должны быть выполнены технико-экономические расчёты. Технико-эксплуатационные характеристики пассажирских вагонов, курсирующих в составах поездов на расчётном полигоне железной дороги, сведены в Приложении 1. Примеры вариантов схем формирования пассажирских поездов для обращения на расчётном полигоне железной дороги, а также расчёт общего веса брутто и суммарной вместимости составов по каждой из схем приведены в таблице 2.1. На выбор скорости движения пассажирского поезда оказывают влияние: мощность локомотива, тип профиля пути, конструктивные скорости подвижного состава и др. Важными факторами являются скорость доставки пассажиров и денежные затраты, связанные с выполнением перевозок. Поэтому для нахождения оптимальных значений скорости поездов должны быть выполнены технико-экономические расчеты. При этом необходимо учесть затраты на потребный парк локомотивов, содержание локомотивных бригад, электроэнергию (или топливо) и ремонтные работы, потребное усиление пропускной способности линии, удлинение станционных путей и платформ, развитие вагонных экипировочных депо и др. приведенных затрат, учитывающих изменяющиеся в различных вариантах капитальные вложения и эксплуатационные расходы. Таблица 2.1 - Варианты схем формирования пассажирских поездов Число вагонов в составе Вес тары вагона qт, т Мягкий 3 1 4 58,8 Нагрузка от пассажиров и ручной клади qпасс, т 5 2,8 Общий вес брутто Qбр, т Вместимость вагона aв, чел. 6 61,6 7 12 Суммарная вместимость вагонов Σaв, чел. 8 12 Спальный 8 58,6 3,3 495,2 16 128 Купейный 6 58,6 4,0 375,6 32 192 Купейный с радиоузлом 1 58,6 4,0 62,6 12 12 Ресторан 1 60,2 3,0 63,2 0 0 17 - - 1058,2 - 344 Спальный 5 58,6 3,3 309,5 16 80 Купейный 2 58,6 4,0 125,2 32 64 Купейный с радиоузлом Вагон с местами для сидения 1-го класса Вагон с местами для сидения 2-го класса Ресторан 1 58,6 4,0 62,6 12 12 3 57,0 8,0 195,0 36 108 5 57,0 8,0 325,0 48 240 1 60,2 3,0 63,2 0 0 17 - - 1080,5 - 504 № варианта Категория (класс) вагонов 1 2 I Итого по варианту I: II Итого по варианту II: Таблица 2.1 (продолжение) Число вагонов в составе Вес тары вагона qт, т Спальный 3 2 4 58,8 Нагрузка от пассажиров и ручной клади qпасс, т 5 3,3 Общий вес брутто Qбр, т Вместимость вагона aв, чел. 6 124,2 7 18 Суммарная вместимость вагонов Σaв, чел. 8 36 Купейный 7 56,7 4,0 424,9 36 252 Купейный с радиоузлом 1 58,9 4,0 62,9 12 12 Плацкартный 5 56,9 6,0 314,5 54 270 Ресторан 1 60,2 3,0 63,2 0 0 Багажный 1 47,0 20,0 67,0 0 0 17 - - 1056,7 - 570 Купейный 4 56,7 4,0 242,8 36 144 Купейный с радиоузлом 1 58,9 4,0 62,9 12 12 Плацкартный 7 56,9 6,0 440,3 54 378 Ресторан 1 60,2 3,0 63,2 0 0 Почтовый 1 48,0 16,0 64,0 0 0 Багажный 2 47,0 20,0 134,0 0 0 16 - - 1007,2 - 534 № варианта Категория (класс) вагонов 1 2 III Итого по варианту III: IV Итого по варианту IV: При заданном техническом оснащении линии наибольшее влияние на скорость оказывает стоимость пассажиро-часов следования и механической работы локомотива, затрачиваемой на тягу поездов. Оптимальные скорости движения поездов могут быть установлены для возможных категорий поездов и схем их составов при различной расчетной вместимости, заданной длине станционных путей и мощности локомотива по минимуму приведенных затрат, учитывающих изменяющиеся в различных вариантах капитальные вложения и эксплуатационные расходы. Величина приведенных затрат на один поезд составит Е = Rмех С ткм + где L С п−ч м V х (2.1) R мех — механическая работа локомотива, ткм; С ткм — расходная ставка на 1 ткм механической работы локомотива, руб.; С п− ч — Расходная ставка на 1 поездо-час пассажирского поезда с учетом оценки времени пассажиров, руб.; L — длина расчетного направления, км; V х — ходовая скорость, км/час; β м — коэффициент маршрутной скорости пассажирских поездов, зависящий от количества и продолжительности стоянок поездов, βм =0,8 для однопутной и 0,95 для двухпутной линии. Технические характеристики подвижного состава и расходные ставки приведены в приложении. Механическая работа определяется выражением 2 −3 −6 Rмех = (Р + Q) (o + iэ ) 10 L + 3,8 (P + Q) ( V х ) 10 К ост где Р — масса локомотива, т; Q — масса состава брутто, т; (2.2) i э — эквивалентный по механической работе уклон, ‰; α — отношение скорости начала торможения к ходовой скорости, α=0,8 для однопутной и 0,95 для двухпутной линии. К ост — количество остановок пассажирского поезда; о — основное удельное сопротивление движению поезда, кг/т. о = Величина где 'о Р + 'о' Q , (2.3) Р+Q 'о — основное удельное сопротивление движению локомотиву, кг/т; 'о' — основное удельное сопротивление движению пассажирских вагонов, кг/т. Значения 'о и 'о' устанавливают по формулам: 'о = 1,9 + 0,01 V х + 0,0003V 2х ; (2.4) 'о' = 1,2 + 0,012 V х + 0,0002V 2х . (2.5) Приведенные затраты, приходящиеся на 1 поездо-час пассажирского поезда, рассчитывают по формуле n л пр i С п−ч = л С л−ч + бр С б −ч + пр С б −ч m + С пасс−ч ап + mi C ваг−ч , i =1 где (2.6) m — число вагонов в составе поезда; С л− ч — расходы на 1 локомотиво-часа, руб.; пр л С б− ч , С б− ч — приведенная стоимость 1 часа работы соответственно локомотивной бригады и бригады проводников, руб. л , бр , пр коэффициенты, учитывающие время внепоездной — работы соответственно локомотива, локомотивной бригады и бригады проводников; С пасс − ч — приведенная стоимость 1 пассажиро-часа, руб.; ап — расчетная вместимость состава поезда, пассажиров; n — число категорий вагонов в составе поезда; i — категория вагона (мягкий, купейный, не купейный, багажный, вагон-ресторан, почтовый); i С ваг−ч — приведенная стоимость 1 вагоно-часа для вагонов, руб. Наиболее выгодное значение скорости при заданном весе и расчетной вместимости для расчетного направления определяется минимальным значением функции Е = (Р + Q ) ( o + i э ) 10−3 L + 3,8 (P + Q ) ( V х )2 10−6 К ост Сткм + (2.7) L C . мVx п−ч Оптимальное значение скорости для каждой схемы формирования состава поезда может быть найдено одним из трех способов: 1) Графический. Функция приведенных затрат состоит из двух слагаемых: энергетических затрат и временных затрат. Энергетические затраты с ростом скорости растут, а временные – падают (рисунок 2.1). Минимум функции Е можно найти путем сложения вышеупомянутых двух графиков (рисунок 2.1, график 1) и нахождения его минимума. Рисунок 2.1 - Графическое определение оптимального значения ходовой скорости движения пассажирского поезда при заданном его весе (схеме состава): 1 - суммарные затраты; 2 - энергетические затраты; 3 временные затраты 2) Расчетный. Для отрезка скоростей от 10 до 150 км/ч с шагом 10 км/ч рассчитывается соответствующее значение приведенных затрат (таблица 2.2). Находится минимальное значение Е. Для данного значения и для двух соседних с ними строится также таблица, только границами отрезка скоростей будут два значения скорости, находящихся рядом со значением с наименьшим Е, с шагом 1 км/ч. Таблица 2.2 – Пример расчета оптимальной ходовой скорости Vx 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 E E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 E10 E11 E12 E13 E14 E15 Например, наименьшее значение получилось Е8, тогда таблица для расчета оптимальной скорости будет следующей: Таблица 2.3 – Пример расчета оптимальной ходовой скорости Vx 70 71 72 . . . 78 79 80 81 82 . . E E1 E2 E3 . . . E9 E10 E11 E12 E13 . . . 88 89 90 . E29 E30 E31 Оптимальное значение Vx будет соответствовать минимальному значению Е из таблицы 2.3. 3) Аналитический. Данный способ дает самый точный результат. Пример расчета суммарных приведенных затрат, приходящихся на один пассажирский поезд, для приведенных в таблице 2.1 схем формирования: Исходные данные: Lр = LА-Б = 585 км (рисунок 1.1); βм = 0,95 для двухпутных линий; P = 164 т (Приложение 1); QбрI =1058,2 т (таблица 2.1); QбрII =1080,5 т (таблица 2.1); QбрIII =1056,7 т (таблица 2.1); QбрIV =1007,2 т (таблица 2.1); iэк = 1,5 ‰; α = 0,95 для двухпутных линий; Kост = Lр Lост = 585 = 3,25 3 остановки; 180 βл = 1,2; βбр = 1,2; βпр = 1,2; m, αп – для вариантов I – IV см. таблицу 2.1. Cткм = 33,12 руб./ткм; Cл-ч = 319,9 руб./л-ч; Cлбр-ч = 391,4 руб./бр-ч; Cпрбр-ч = 81,3 руб./бр-ч на 1 вагон; (2.15) Cпасс-ч = 30,0 руб./пасс-ч; Cмягкийваг-ч = 210 руб./ваг.-ч для мягкого вагона; Cспальныйваг-ч = 154 руб./ваг.-ч для спального вагона; Cкупейныйваг-ч = 93 руб./ваг.-ч для купейного вагона; Cплацкартныйваг-ч = 58 руб./ваг.-ч для плацкартного вагона; Cсидваг-ч = 58 руб./ваг.-ч для вагона с местами для сидения; Cпочта-багажваг-ч = 48 руб./ваг.-ч для почтового и багажного вагона; CВРваг-ч = 49 руб./ваг.-ч для вагона-ресторана. Графический способ: Таблица 2.4 - Определение приведённых затрат на один пассажирский поезд в зависимости от ходовой скорости движения Вариант I Затраты Скорость Энергетические Временные Суммарные 60 102523 153681 256204 80 123396 115261 238657 100 148645 92209 240854 120 178271 76841 255111 140 212272 65863 278136 160 250650 57631 308281 180 293405 51227 344632 Вариант II Затраты Скорость Энергетические Временные Суммарные 60 104339 196992 301331 80 125579 147744 273323 100 151270 118195 269465 120 181413 98496 279909 140 216008 84425 300433 160 255053 73872 328925 180 298550 65664 364214 Вариант III Затраты Скорость Энергетические Временные Суммарные 60 102401 222208 324609 80 123249 166656 289905 100 148469 133325 281794 120 178059 111104 289164 140 212021 95232 307253 160 250354 83328 333682 180 293058 74069 367128 Вариант IV Затраты Скорость Энергетические Временные Суммарные 60 98369 200116 298486 80 118403 150087 268491 100 142641 120070 262711 120 171084 100058 271142 140 203730 85764 289494 160 240581 75044 315625 180 281636 66705 348342 В таблице 2.4 для каждой из схем прослеживается варьирование суммарных приведённых затрат, приходящихся на один поезд, в зависимости от изменения скорости его движения. Расчёты выполнены в диапазоне скоростей от 60 до 180 км/ч с шагом в 20 км/ч. Верхний предел скорости не превышает конструкционную скорость для рассматриваемого типа локомотива. Графическое изображение зависимости энергетических, временных и суммарных приведённых затрат от скорости движения поезда в общем виде представлено на рисунке 2.2. I вариант схемы формирования поезда 400000 350000 300000 250000 200000 150000 100000 50000 0 60 80 Энергетические затраты 100 120 Временные затраты 140 160 180 Суммарные затраты II вариант схемы формирования поезда 400000 350000 300000 250000 200000 150000 100000 50000 0 60 80 100 Энергетические затраты 120 140 Временные затраты 160 180 Суммарные затраты III вариант схемы формирования поезда 400000 350000 300000 250000 200000 150000 100000 50000 0 60 80 100 Энергетические затраты 120 140 Временные затраты 160 180 Суммарные затраты IV вариант схемы формирования поезда 400000 350000 300000 250000 200000 150000 100000 50000 0 60 80 Энергетические затраты 100 120 Временные затраты 140 160 180 Суммарные затраты Рисунок 2.2 - Графическое определение оптимального значения ходовой скорости движения пассажирского поезда при заданном его весе (схеме) Оптимальная скорость приблизительно равна: - для первого варианта – 80 км/ч; - для второго варианта – 90 км/ч; - для третьего варианта – 100 км/ч; - для четвертого варианта – 100 км/ч. Расчетный способ: В таблице 2.5 приведены данные для определения оптимальной скорости. Таблица 2.5 - Определение приведённых затрат на один пассажирский поезд в зависимости от ходовой скорости движения Вариант I Скорость 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 Вариант II Вариант III Вариант IV Суммарные Суммарные Суммарные Суммарные Скорость Скорость Скорость затраты затраты затраты затраты 991574 534950 386782 316548 278145 256204 244139 238657 237928 240854 246737 255111 265654 278136 292387 308281 325721 344632 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 1252665 666189 474809 383038 331779 301331 283253 273323 269196 269465 273235 279909 289073 300433 313771 328925 345772 364214 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 1402655 740443 523741 419236 360266 324609 302743 289905 283451 281794 283922 289164 297052 307253 319525 333682 349586 367128 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 1267377 671264 476434 382714 330069 298486 279389 268491 263408 262711 265491 271142 279243 289494 301677 315625 331212 348342 В таблице 2.6 приведены результаты расчета оптимальной ходовой скорости. Таблица 2.6 - Определение оптимальной ходовой скорости расчетным способом Вариант I Вариант II Вариант III Вариант IV Скорость Суммарные затраты Скорость Суммарные затраты Скорость Суммарные затраты Скорость Суммарные затраты 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 238657 238392 238174 237999 237868 237779 237731 237723 237753 237822 237928 238070 238247 238459 238705 238985 239296 239639 240014 240419 240854 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 269196 269043 268933 268864 268835 268846 268896 268984 269108 269269 269465 269697 269962 270261 270592 270956 271351 271777 272233 272720 273235 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 283451 283090 282775 282505 282279 282096 281955 281856 281796 281776 281794 281849 281942 282070 282234 282433 282665 282931 283229 283560 283922 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 263408 263159 262952 262787 262662 262577 262530 262521 262549 262612 262711 262845 263012 263212 263445 263710 264006 264333 264690 265076 265491 Аналитический способ: Для первого варианта оптимальная ходовая скорость равна 86,7 км/ч; для второго - 95,2 км/ч; для третьего - 99,2 км/ч; для четвертого - 98,6 км/ч. Выбор оптимальной схемы формирования пассажирского поезда осуществляется на основе минимума удельных приведенных затрат, приходящихся на одного пассажира (eпр). Величина eпр рассчитывается по следующей формуле: eпр = E , aв (2.16) где: E – величина приведённых затрат, приходящихся на один поезд (минимальных для данной схемы), руб. Σaв – суммарная вместимость поезда при данной схеме, чел. В таблице 2.7 приведен пример расчета затрат, приходящихся на одного пассажира. Таблица 2.7 - Определение затрат, приходящихся на одного пассажира № варианта Минимальные суммарные затраты E, руб. Вместимость поезда Σaв, чел. 1 I II III IV 2 237720,8 268853,0 281776,2 262582,6 3 344 504 570 534 Удельные приведенные затраты на одного пассажира eпр, руб./пасс. 4 691,0 533,4 494,3 491,7 Из таблицы 2.7 видно, что удельные приведённые затраты на одного пассажира минимальны при схеме формирования поезда по варианту IV и составляют 491,7 руб. на одного пассажира. Данному значению соответствует скорость движения поезда 98,6 км/ч и вес поезда брутто 1007,2 т. Следовательно, схема поезда по варианту IV является оптимальной и принимается для дальнейшего рассмотрения. Полученное значение скорости необходимо проверить по ряду требований: 1. По соответствию мощности заданного локомотива: - по условию трогания с места (1-я проверка); - по обеспечению оптимального уровня ходовой скорости на расчетном подъеме (2-я проверка). Первая проверка производится по формуле: ' Q= где F тр −P ( тр + iр ) 9,80665 (2.17) ' Q — вес состава, при котором возможно трогание с места, т; F тр — сила тяги локомотива при трогании с места; i р — руководящий уклон, ‰; Р— тр — вес локомотива, т; удельное сопротивление состава при трогании с места, Н/кН, тр = 28 , qо + 6 (2.18) qо - нагрузка на ось, т, qо = Q . m4 (2.19) Если вес поезда, полученный по формуле (2.17), больше, чем определенный технико-экономическими расчетами, то заданный локомотив обеспечивает трогание с места пассажирского поезда на расчетном подъеме. Пример расчета: 1007,2 = 14,8 т/ось; 174 (2.20) 28 = 1,34 Н/кН; 14,8+ 6 (2.21) 115800 − 164 = 1444,76 т. (1,34+6)9,80665 (2.22) q0 = тр = Q тр = 1007,2 < 1444,6, т.е. Qбр Q тр . проверка выполняется. Вторая проверка выполняется исходя из достижения скорости, полученной по технико-экономическому расчету; поезд должен иметь скорость на расчетном подъеме не ниже, чем определенную соотношением: vр = где Vх , К (2.23) значение К = 1,2 - 1,4 в зависимости от типа профиля и серии локомотива. Касательная мощность локомотива для электрической тяги определяется по формуле Nк = F к V р , кВт. 367,2 (2.24) Касательная сила тяги локомотива по условию равновесного движения на расчетном подъеме F к = P (о + iр ) + Q (о + iр ) , ' '' подставляя, получаем Р (1,9 + 0,01V р ) ( (2.25) ) + 0,0003 V р2 + i р + Q 1,2 + 0,012 V р + 0,0002 V р2 + i р V р = = 367,2 N к . . (2.26) В данном уравнении неизвестным является значение скорости на расчетном подъеме, которое может быть определено двумя способами: 1) графоаналитическим способом, приведенным на рисунке 2.3. На этом рисунке горизонтальная прямая соответствует наличной мощности локомотива (правая часть уравнения (2.26)); кривая – потребной мощности локомотива для реализации различных значений скорости на расчетном подъеме (левая часть уравнения (2.26)). Координата точки пересечения данных функций будет соответствовать максимально возможной скорости на расчетном полигоне. 367,2N, кВт Vрmax 2000,0 1500,0 1000,0 500,0 Vр, км/ч 100 110 120 130 140 Рисунок 2.3 – Графоаналитическое определение скорости на расчетном подъеме 2) аналитическим способом. Если значение скорости на расчетном подъеме, определенное по условию (1.14) больше, чем полученное при расчетах, то заданный локомотив не может реализовать оптимальную скорость, и для дальнейших расчетов ходовая скорость принимается на уровне, соответствующем мощности тяги локомотива. Третья проверка Далее необходимо произвести проверку соответствия длины пассажирского поезда согласно выбранной схемы формирования длине пассажирской платформы. l лок + lваг m + 10 Lпл , (2.32) где: lлок, lваг – длина по осям сцепления соответственно поездного локомотива и пассажирского вагона, м; m – число вагонов в составе поезда; 10 – расстояние, учитывающее неточность остановки поезда в пределах станционного приёмо-отправочного пути, м; Lпл – длина пассажирской платформы, м. Схема формирования состава пассажирского поезда по оптимальному варианту IV предусматривает m = 16 вагонов в составе (таблица 2.1), длина каждого вагона по осям сцепления составляет lваг = 24,5 м. Во главе поезда находится локомотив серии ЧС7, длина которого по осям сцепления lлок = 32,9 м (таблица 1.1). Длина пассажирских платформ на станциях рассматриваемого полигона железной дороги составляет Lпл = 500 м. Таким образом, длина состава с учётом неточности установки локомотива: 32,9 + 24,5 16 + 10 = 434,9 м. Рассчитанная длина состава менее длины пассажирских платформ на станциях: 434,9 < 500, т.е. Lсост < Lпл. Проверка выполняется. 2.2 Расчет плана формирования пассажирских поездов На основании данных о пассажиропотоках могут быть составлены различные варианты плана формирования пассажирских поездов, устанавливающие число и назначения поездов. План формирования пассажирских поездов должен обеспечивать беспересадочное следование для основного потока пассажиров и в то же время рациональное использование подвижного состава и пропускной способности железных дорог. Чем больше поездов разнообразных назначений будет обращаться по расчетному полигону для освоения заданного пассажиропотока, тем выше будет уровень беспересадочных сообщений и тем больше будет свободных мест в поездах, а, следовательно, будут выше расходы железных дорог, связанные с обращением пассажирских поездов. На основе данных о пассажиропотоках устанавливаются: - направления следования и участки обращения дальних и местных поездов; - размеры движения поездов различных категорий; - показатели пассажирского движения; - потребность в подвижном составе для дальних и местных перевозок и его резерв; - потребность в поездных бригадах и в материальном обеспечении перевозок. Корреспонденция пассажиропотоков между отдельными пунктами позволяет определить участки обращения пассажирских поездов, а размеры пассажиропотоков – размеры движения. В данном случае стоит задача, с одной стороны, обслуживания основного потока пассажиров беспересадочными сообщениями, а с другой стороны – обеспечения рационального использования подвижного состава. При этом необходимо учитывать техникоэксплуатационные характеристики станций и участков железной дороги, техническое оснащение пассажирских технических станций, их возможности 1 для приписки, формирования и оборота составов, размеры грузового движения и другие факторы. Весь вышеперечисленный комплекс условий учитывается при разработке плана формирования пассажирских поездов, которым определяются по каждому направлению пункты формирования и назначения поездов различных категорий. План формирования пассажирских поездов должен обеспечивать максимальный охват пассажиропотоков беспересадочным сообщением при наиболее эффективном использовании подвижного состава. Выбор назначений и расчёт размеров движения скорых и пассажирских поездов осуществляется на основе значений прогнозируемых пассажиропотоков. Освоение плановых пассажиропотоков в прямом и местном сообщении может выполняться: - поездами ежедневного обращения (одна и более пары поездов в сутки); - поездами периодического обращения с отправлением по нечётным (чётным) числам месяца или определённым дням недели; - беспересадочными вагонами с перецепкой в пути следования. По каждому назначению рассматриваемого варианта плана формирования устанавливается категория и определяются размеры движения пассажирских поездов. Варианты могут сравниваться по количеству составов в обороте или по прибыли пассажирской компании. Исходными данными для составления плана формирования на расчётном полигоне являются: 1. Размеры месячных пассажиропотоков в дальнем и местном сообщении (таблица 1.4), определяющие величины струй пассажиропотока; 2. Весовые нормы поездов и схемы формирования составов (таблица 2.1), определяющие скорости движения и расчётные вместимости поездов. 2 Для дальнейших расчётов необходимо определить время хода пассажирских поездов по каждому участку расчётного полигона. Принимается, что маршрутная скорость пассажирского поезда на однопутном участке составляет 75 ÷ 80 % от ходовой скорости, а на двухпутном участке – 95 %. Схема расчётного полигона для рассматриваемого примера с указанием времён хода поездов по каждому направлению приведена на рис. 2.5 (в рассмотренном примере согласно расчетам величина маршрутной скорости 80 км/ч на однопутном участке и 95 км/ч на двухпутном участке). Условные обозначения: А, Б, …, П – узловые станции полигона; l – протяжённость соответствующего направления, км; t – время хода пассажирского поезда по соответствующему направлению, ч. На схеме обозначены только узловые станции полигона. Рисунок 2.5 - Схема полигона железной дороги с указанием времён хода пассажирских поездов по каждому направлению На разветвлённой сети, как правило, допускаются различные маршруты следования пассажиров между станциями. Следовательно, для определения густоты движения пассажиров по отдельным направлениям необходимо произвести накладку заданных корреспонденций на расчётную сеть. В Приложении 2 приведен пример нахождения матрицы кратчайших расстояний между станциями с помощью метода тернарных операций. 3 Например, прокладка струи пассажиропотока между станциями А и Л мощностью 15450 пассажиров в месяц возможна двумя способами (рисунок 2.5): 1) по маршруту А – Б – Д – Л; 2) по маршруту А – Б – П – Л. В первом случае суммарное время хода между начальной станцией А и конечной станцией Л составит 6,16 + 17,69 + 14,44 = 38,29 ч, во втором случае 6,16 + 13,79 + 16,58 = 36,53 ч. Следовательно, маршрут А – Б – П – Л для струи А – Л является наиболее выгодным, так как обеспечивает минимальное время следования пассажиров. Число возможных назначений плана формирования пассажирских поездов рассчитывается по следующей формуле: K= где: n (n − 1) , 2 (2.33) n – количество станций формирования и оборота пассажирских поездов на полигоне железной дороги. Для расчётного полигона при n = 6 (рисунок 2.5) число возможных назначений составит: 6 (6 − 1) = 15 назначений. 2 Схема расчётного полигона с указанием возможных назначений плана K= формирования пассажирских поездов представлена на рисунок 2.6. Для каждого участка определяется густота пассажиропотока. Например, для АБ: 25750+20600+15450+15450+5150=82400. 4 n1=25750 1 2 3 4 n2=20600 5 n5=5150 n3=15450 n4=15450 6 7 8 9 n6=46350 n7=92700 n8=66950 n9=36050 10 11 n10=51500 n11=5150 n12=61800 12 13 14 n13=30900 n14=82400 n15=14420 15 А Б П Д Л И Условные обозначения: А, Б, …, И – узловые станции полигона; Гi – месячная густота пассажиропотока в i-м направлении, пасс. Рисунок 2.6 - Схема расчётного полигона и возможные назначения плана формирования пассажирских поездов 5 Расчет плана формирования пассажирских поездов может быть произведен по одной из математических моделей, главное отличие которых заключается в критерии оптимизации. В первом случае это минимальное число составов пассажирских поездов в обороте; во втором – максимальный доход пассажирской компании. математическая модель расчета плана формирования пассажирских поездов Задача расчета плана формирования пассажирских поездов заключается в максимизации прибыли пассажирской компании от перевозки пассажиров. = D − R , где (2.37) D – выручка от продажи билетов; R – перевозочные затраты. m r n D = bik xik , R = C j x j , где i =1 k =1 (2.38) j =1 bik – средняя стоимость проезда пассажира по i-му участку в вагоне k-го типа bik = bk li , а bk – средняя стоимость проезда пассажира в вагоне k-го типа, приходящаяся на один километр, и li – длина i-го участка; Cj – стоимостная оценка поезда j-го назначения, С j = ( mk ek ) L j , где ek – затраты на вагон k-го типа, приходящиеся на один километр (eсв=40; eкп=40; eпл=41; eо=36), mjk – число вагонов k-го типа в составе поезда j-го назначения; Lj – длина маршрута для поезда j-го назначения; m – число участков расчетного полигона; r – число типов вагонов в составе поезда; n – число возможных назначений поездов. yik – количество пассажиров, следующих по i-му участку в вагонах k-го типа; xj – число поездов j-го назначения. При выполнении ограничений: - по освоению месячных густот пассажиропотока на каждом участке расчетного полигона 6 n ij a j x j Г i , i (2.39) о =1 - по числу предоставляемых мест в поездах yik ij ak m jk x j , i, k (2.40) - по распределению густот пассажиропотока r yik = Г i , i , где (2.41) k =1 Гi – месячная густота пассажиропотока на i-м участке расчетного полигона. r aj – вместимость поезда j-го назначения, a j = ak m jk , где ak – k =1 вместимость вагона k-го типа; 1, если поезд j-го назначения следует по i-му участку; ij= 0 – в противном случае - по неотрицательности переменных yik 0, x j 0. (2.42) Задача (2.37) – (2.42) – общая задача линейного программирования, которая может быть решена стандартными пакетами программ, например, LPSolve. Пример расчета Для расчетного полигона, представленного на рис. 2.6, требуется определить число и назначения пассажирских поездов, необходимых для освоения месячных густот пассажиропотока а также число пассажиров, следующих в вагонах СВ, купе, плацкартных и общих по каждому участку, для исходных данных, приведенных в таблице 2.10. При этом стоимость места в вагоне СВ, купе, плацкартном, общем, приходящаяся на один километр в среднем составляет соответственно 4,23; 2,1; 0,9; 0,7 рубля. Таблица 2.10 - Исходные данные для расчета плана формирования пассажирских поездов Номер назначения 1 Число вагонов в составе поезда Число мест в вагонах СВ КП ПЛ О Итого СВ КП ПЛ О 2 3 4 5 6 7 8 9 10 7 Вместимость моезда aj Длина маршрута поезда Lj Оценка поезда, руб. Cj 11 12 13 1 2 7 3 4 16 36 266 162 304 768 4891 3066657 2 2 4 5 5 16 36 152 270 380 838 2266 1416250 3 4 5 6 1 16 72 190 324 76 662 3263 2094846 4 2 4 3 7 16 36 152 162 532 882 1688 1038120 5 4 6 6 0 16 72 228 324 0 624 585 377910 Продолжение таблицы 2.10. 6 4 5 3 4 16 72 190 162 304 728 4306 2699862 7 3 5 6 2 16 54 190 324 152 720 1681 1072478 8 4 7 4 1 16 72 266 216 76 630 2678 1713920 9 2 5 6 3 16 36 190 324 228 778 1103 699302 10 4 6 6 0 16 72 228 324 0 624 2993 1933478 11 3 5 3 5 16 54 190 162 380 786 1575 981225 12 2 5 5 4 16 36 190 270 304 800 1208 759832 13 3 6 6 1 16 54 228 324 76 682 2625 1685250 14 4 4 4 4 16 72 152 216 304 744 1175 737900 15 2 7 3 4 16 36 266 162 304 768 1418 889086 Таблица 2.11 - Расчет средней стоимости проезда пассажира по участку Участок Переменная 1 y 11 1 y 12 1 y 13 1 y 14 2 y 21 2 y 22 2 y 23 2 y 24 3 y 31 3 y 32 3 y 33 Расстояние, км Стоимость места в вагоне, руб./км 585 4,23 585 585 585 1681 1681 1681 1681 1103 1103 1103 8 2,1 0,9 0,7 4,23 2,1 0,9 0,7 4,23 2,1 0,9 Средняя стоимость проезда, руб. 2474,55 1228,5 526,5 409,5 7110,63 3530,1 1512,9 1176,7 4665,69 2316,3 992,7 3 y 34 4 y 41 4 y 42 4 y 43 1103 1208 1208 1208 0,7 4,23 2,1 0,9 772,1 5109,84 2536,8 1087,2 Продолжение таблицы 2.11. 4 y 44 5 y 51 5 y 52 5 y 53 5 y 54 6 y 61 6 y 62 6 y 63 6 y 64 7 y 71 7 y 72 7 y 73 7 y 74 y 8 8 8 8 1208 1575 1575 1575 1575 2625 2625 2625 0,7 4,23 2,1 0,9 0,7 4,23 2,1 0,9 845,6 6662,25 3307,5 1417,5 1102,5 11103,75 5512,5 2362,5 1837,5 2625 0,7 1175 4,23 1175 2,1 1175 0,9 1175 0,7 71 1418 4,23 5998,14 y 72 1418 2,1 2977,8 y 73 1418 0,9 1276,2 y 74 1418 0,7 992,6 4970,25 2467,5 1057,5 822,5 Задача расчета плана формирования пассажирских поездов в общем виде в этом случае имеет вид: ограничения по освоению месячных густот пассажиропотока на каждом участке полигона 9 a1 x1 + a2 x2 + a3 x3 + a4 x4 + a5 x5 Г1; a1 x1 + a2 x2 + a6 x6 + a7 x7 Г 2 ; a3 x3 + a4 x4 + a8 x8 + a9 x9 Г 3 ; a12 x12 Г 4 ; a3 x3 + a8 x8 + a10 x10 + a11 x11 Г 5 ; a1 x1 + a6 x6 + a13 x13 Г 6 ; a14 x14 Г 7 ; a15 x15 Г8 ; ограничения по числу предоставляемых мест в поездах 18m1СВ x1 + 18m2СВ x2 + 18m3СВ x3 + 18m4СВ x4 + 18m5СВ x5 y11; 38m1КП x1 + 38m2КП x2 + 38m3КП x3 + 38m4КП x4 + 38m5КП x5 y12 ; 54m1ПЛ x1 + 54m2ПЛ x2 + 54m3ПЛ x3 + 54m4ПЛ x4 + 54m5ПЛ x5 y13 ; 76m1О x1 + 76m2О x2 + 76m3О x3 + 76m4О x4 + 76m5О x5 y14 ; 18m1СВ x1 + 18m2СВ x2 + 18m6СВ x6 + 18m7СВ x7 y21; 38m1КП x1 + 38m2КП x2 + 38m6КП x6 + 38m7КП x7 y22 ; 54m1ПЛ x1 + 54m2ПЛ x2 + 54m6ПЛ x6 + 54m7ПЛ x7 y23 ; 76m1О x1 + 76m2О x2 + 76m6О x6 + 76m7О x7 y24 ; 18m3СВ x3 + 18m4СВ x4 + 18m8СВ x8 + 18m9СВ x9 y31; 38m3КП x3 + 38m4КП x4 + 38m8КП x8 + 38m9КП x9 y32 ; 54m3ПЛ x3 + 54m4ПЛ x4 + 54m8ПЛ x8 + 54m9ПЛ x9 y33 ; 76m3О x3 + 76m4О x4 + 76m8О x8 + 76m9О x9 y34 ; СВ 18m12 x12 y 41 ; 38m12КП x12 y 42 ; 54m12ПЛ x12 y 43 ; О 76m12 x12 y 44 ; СВ СВ 18m3СВ x3 + 18m8СВ x8 + 18m10 x10 + 18m11 x11 y51; 38m3КП x3 + 38m8КП x8 + 38m10КП x10 + 38m11КП x11 y52 ; 54m3ПЛ x3 + 54m8ПЛ x8 + 54m10ПЛ x10 + 54m11ПЛ x11 y53 ; О О 76m3О x3 + 76m8О x8 + 76m10 x10 + 76m11 x11 y54 ; 10 СВ 18m1СВ x1 + 18m6СВ x6 + 18m13 x13 y61; 38m1КП x1 + 38m6КП x6 + 38m13КП x13 y62 ; 54m1ПЛ x1 + 54m6ПЛ x6 + 54m13ПЛ x13 y63 ; О 76m1О x1 + 76m6О x6 + 76m13 x13 y64 ; СВ 18m14 x14 y71 ; 38m14КП x14 y72 ; 54m14ПЛ x14 y73 ; О 76m14 x14 y74 ; СВ 18m15 x15 y81 ; 38m15КП x15 y82 ; 54m15ПЛ x15 y83 ; О 76m15 x15 y84 ; ограничения по распределению густот пассажиропотока y11 + y12 + y13 + y14 = Г1; y21 + y22 + y23 + y24 = Г 2 ; y31 + y32 + y33 + y34 = Г 3 ; y41 + y42 + y43 + y44 = Г 4 ; y51 + y52 + y53 + y54 = Г 5 ; y61 + y62 + y63 + y64 = Г 6 ; y71 + y72 + y73 + y74 = Г 7 ; y81 + y82 + y83 + y84 = Г8 ; по неотрицательности переменных yik 0 i, k ; x j 0 j. При этом целевая функция – прибыль пассажирской компании составит: 11 = b11 y11 + b12 y12 + b13 y13 + b14 y14 + b21 y21 + b22 y22 + b23 y23 + b24 y24 + + b31 y31 + b32 y32 + b33 y33 + b34 y34 + b41 y41 + b42 y42 + b43 y43 + b44 y44 + + b51 y51 + b52 y52 + b53 y53 + b54 y54 + b61 y61 + b62 y62 + b63 y63 + b64 y64 + + b71 y71 + b72 y72 + b73 y73 + b74 y74 + b81 y81 + b82 y82 + b83 y83 + b84 y84 − C1 x1 − C2 x2 − C3 x3 − C4 x4 − C5 x5 − C6 x6 − C7 x7 − C8 x8 − C9 x9 − − C10 x10 − C11 x11 − C12 x12 − C13 x13 − C14 x14 − C15 x15 . Подставив исходные данные, приведенные в таблице 2.10, получим: ограничения по освоению месячных густот пассажиропотока на каждом участке полигона 768x1 + 838x2 + 662 x3 + 882 x4 + 624 x5 82400; 768x1 + 838x2 + 728x6 + 720 x7 185400; 662 x3 + 882 x4 + 630 x8 + 778x9 133900; 800 x12 61800; 662 x3 + 630 x8 + 624 x10 + 786 x11 139050; 768x1 + 728x6 + 682 x13 103000; 744 x14 82400; 768x15 65920; ограничения по числу предоставляемых мест в поездах 36 x1 + 36 x2 + 72 x3 + 36 x4 + 72 x5 y11; 266 x1 + 152 x2 + 190 x3 + 152 x4 + 228x5 y12 ; 162 x1 + 270 x2 + 324 x3 + 162 x4 + 324 x5 y13 ; 304 x1 + 380 x2 + 76 x3 + 532 x4 + 0 x5 y14 ; 36 x1 + 36 x2 + 72 x6 + 54 x7 y21; 266 x1 + 152 x2 + 190 x6 + 190 x7 y22 ; 162 x1 + 270 x2 + 162 x6 + 324 x7 y23 ; 304 x1 + 380 x2 + 304 x6 + 152 x7 y24 ; 72 x3 + 36 x4 + 72 x8 + 36 x9 y31; 190 x3 + 152 x4 + 266 x8 + 190 x9 y32 ; 324 x3 + 162 x4 + 216 x8 + 324 x9 y33 ; 76 x3 + 532 x4 + 76 x8 + 228x9 y34 ; 12 36 x12 y41; 190x12 y42 ; 270 x12 y43 ; 304x12 y44 ; 72 x3 + 72 x8 + 72 x10 + 54 x11 y51; 190 x3 + 266 x8 + 228x10 + 190 x11 y52 ; 324 x3 + 216 x8 + 324 x10 + 162 x11 y53 ; 76 x3 + 76 x8 + 0 x10 + 380 x11 y54 ; 36 x1 + 72 x6 + 54 x13 y61; 266 x1 + 190 x6 + 228x13 y62 ; 162 x1 + 162 x6 + 324 x13 y63 ; 304 x1 + 304 x6 + 76 x13 y64 ; 72 x14 y71; 152x14 y72 ; 216 x14 y73 ; 304x14 y74 ; 36 x15 y81; 266 x15 y82 ; 162 x15 y83 ; 304 x15 y84 ; ограничения по распределению густот пассажиропотока y11 + y12 + y13 + y14 = 82400; y21 + y22 + y23 + y24 = 185400; y31 + y32 + y33 + y34 = 133900; y41 + y42 + y43 + y44 = 61800; y51 + y52 + y53 + y54 = 139050; y61 + y62 + y63 + y64 = 103000; y71 + y72 + y73 + y74 = 82400; y81 + y82 + y83 + y84 = 65920; по неотрицательности переменных yik 0 i, k ; x j 0 j. 13 При этом целевая функция – прибыль пассажирской компании составит: = 2474,55 y11 + 1228,5 y12 + 526 y13 + 409,5 y14 + 7110,63 y21 + 3530,1 y22 + + 1512,9 y23 + 1176,7 y24 + 4665,69 y31 + 2316,3 y32 + 992,7 y33 + 772,1y34 + + 5109,84 y41 + 2536,8 y42 + 1087,2 y43 + 845,6 y44 + 6662,25 y51 + 3307,5 y52 + + 1417,5 y53 + 1102,5 y54 + 11103,75 y61 + 5512,5 y62 + 2362,5 y63 + 1837,5 y64 + + 4970,25 y71 + 2467,5 y72 + 1057,5 y73 + 822,5 y74 + 5998,14 y81 + 2977,8 y82 + + 1276,2 y83 + 992,6 y84 − 3066657x1 − 1416250x2 − 2094846x3 − 1038120x4 − − 377910x5 − 2699862x6 − 1072478x7 − 1713920x8 − 699302x9 − 1933478x10 − − 981225x11 − 759832x12 − 1685250x13 − 737900x14 − 889086x15 . Задача решается с помощью программы LPSolve (Приложение 3). Оптимальное решение приведено в таблице 2.12. Таблица 2.12 - Результаты расчетов размеров движения и распределение пассажиропотока по типам вагонов (округлить) Переменная Значение Целевая 790268035,432077 функция y11 9507,69230769231 y12 30107,6923076923 y13 42784,6153846154 y14 0 y21 16366,8131868132 y22 48626,3125763126 y23 60000,3296703297 y24 60406,5445665446 y31 17402,1660649819 y32 64291,3357400722 y33 52206,4981949458 y34 0 y41 2781 y42 14677,5 y43 20857,5 y44 23484 y51 17402,1660649819 y52 64291,3357400722 y53 52206,4981949458 y54 5150 y61 10186,8131868132 y62 26881,8681318681 y63 22920,3296703297 y64 43010,989010989 14 y71 y72 y73 y74 y71 y72 y73 y74 x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7 x8 x9 x10 x11 x12 x13 x14 x15 7974,1935483871 16834,4086021505 23922,5806451613 33668,8172043011 3090 22831,6666666667 13905 26093,3333333333 0 0 0 0 132,051282051282 141,483516483516 114,444444444444 Продолжение таблицы 2.12. 241,696750902527 0 0 0 77,25 0 110,752688172043 85,8333333333333 Периодичность обращения поездов представлена в таблице 2.13. Таблица 2.13 - Периодичность обращения пассажирских поездов xj 1 x5 x6 x7 x8 x12 x14 x15 Число Количество План приема и отправления вагонов Назначение поездов поездов в составе 2 3 4 5 16 А-Б 132 4 поезда каждый день 16 Б–И 141 5 поездов каждый день 16 Б–Д 114 4 поезда каждый день 16 Б–Л 241 8 поездов каждый день 2 поезда по четным дням и 3 – по 16 П–Д 77 нечетным 16 Д–Л 110 4 поезда каждый день 16 Л-И 86 3 поезда каждый день 15 Приложение 2 Густоты пассажиропотока определяются на основе: месячных размеров пассажиропотока (таблица 2 Задания); кратчайших расстояний между станциями на заданном полигоне. На рисунок 1.3 приведен расчётный полигон с расстояниями и временами хода между станциями. 575 7,19 Б 1840 23 12 07 15, 1 ,5 13 2 16, 2,5 5 А 1725 21,6 1 15,8265 Л 14 П Д 37 18 ,5 Н Рисунок 1.3 - Схема расчётного полигона (в числителе показано расстояние, в знаменателе – время) (подправить в визио) Матричная модификация алгоритма позволяет получить всю матрицу кратчайших цепей. Алгоритм поиска кратчайших цепей между любыми двумя узлами основан на применении так называемой тернарной операции. Для расчёта кратчайших расстояний между узлами (станциями) заданного полигона методом тернарной операции составим комплекс таблиц таблице 1.4. Переход от первого ряда таблиц к следующему осуществляется исходя из следующего правила: если dij + d jk dik , то dik:=dij+djk и bik:=bij. Максимальное значение величины j равно количеству станций (количеству строк или столбцов в таблице). Таблица 1.4 - Расчёт кратчайших расстояний между станциями расчётного полигона 16 к i 1 2 3 4 5 6 А Б Д П Л Н 1 А 7,2 ∞ ∞ ∞ ∞ 2 Б 7,2 23 15,1 ∞ ∞ 3 Д ∞ 23 16,5 15,8 ∞ 4 П ∞ 15,1 16,5 21,6 ∞ 5 Л ∞ ∞ 15,8 21,6 18 6 Н ∞ ∞ ∞ ∞ 18 - 1 А 7,2 ∞ ∞ ∞ ∞ 2 Б 7,2 23 15,1 ∞ ∞ 3 Д ∞ 23 16,5 15,8 ∞ 4 П ∞ 15,1 16,5 21,6 ∞ 5 Л ∞ ∞ 15,8 21,6 18 6 Н ∞ ∞ ∞ ∞ 18 - 1 А 7,2 30,2 22,3 ∞ ∞ 2 Б 7,2 23 15,1 ∞ ∞ 3 Д 30,2 23 16,5 15,8 ∞ 4 П 22,3 15,1 16,5 21,6 ∞ 5 Л ∞ ∞ 15,8 21,6 18 6 Н ∞ ∞ ∞ ∞ 18 - 1 А 7,2 30,2 22,3 46 ∞ 2 Б 7,2 23 15,1 38,8 ∞ 3 Д 30,2 23 16,5 15,8 ∞ 4 П 22,3 15,1 16,5 21,6 ∞ 5 Л 46 38,8 15,8 21,6 18 6 Н ∞ ∞ ∞ ∞ 18 - i 1 2 3 4 5 6 к 1 А А 1 Б 1 Д 1 П 1 Л 1 Н 1 2 Б 2 2 2 2 2 2 3 Д 3 3 3 3 3 3 4 П 4 4 4 4 4 4 5 Л 5 5 5 5 5 5 6 Н 6 6 6 6 6 6 к 1 А А 1 Б 1 Д 1 П 1 Л 1 Н 1 2 Б 2 2 2 2 2 2 3 Д 3 3 3 3 3 3 4 П 4 4 4 4 4 4 5 Л 5 5 5 5 5 5 6 Н 6 6 6 6 6 6 к 1 А А 1 Б 1 Д 2 П 2 Л 1 Н 1 2 Б 2 2 2 2 2 2 3 Д 2 3 3 3 3 3 4 П 2 4 4 4 4 4 5 Л 5 5 5 5 5 5 6 Н 6 6 6 6 6 6 к 1 А А 1 Б 1 Д 2 П 2 Л 3 Н 1 2 Б 2 2 2 2 3 2 3 Д 2 3 3 3 3 3 4 П 2 4 4 4 4 4 5 Л 2 3 5 5 5 5 6 Н 6 6 6 6 6 6 1) j =1 к i 1 2 3 4 5 6 А Б Д П Л Н i 1 2 3 4 5 6 2) j =2 к i 1 2 3 4 5 6 А Б Д П Л Н i 1 2 3 4 5 6 3) j =3 к i 1 2 3 4 5 6 А Б Д П Л Н 17 i 1 2 3 4 5 6 4) j =4 к i 1 2 3 4 5 6 А Б Д П Л Н 1 А 7,2 30,2 22,3 43,9 ∞ 2 Б 7,2 23 15,1 36,7 ∞ 3 Д 30,2 23 16,5 15,8 ∞ 4 П 22,3 15,1 16,5 21,6 ∞ 5 Л 43,9 36,7 15,8 21,6 18 6 Н ∞ ∞ ∞ ∞ 18 - 1 А 7,2 30,2 22,3 43,9 61,9 2 Б 7,2 23 15,1 36,7 54,7 3 Д 30,2 23 16,5 15,8 33,8 4 П 22,3 15,1 16,5 21,6 39,6 5 Л 43,9 36,7 15,8 21,6 18 6 Н 61,9 54,7 33,8 39,6 18 - 1 А 7,2 30,2 22,3 43,9 61,9 2 Б 7,2 23 15,1 36,7 54,7 3 Д 30,2 23 16,5 15,8 33,8 4 П 22,3 15,1 16,5 21,6 39,6 5 Л 43,9 36,7 15,8 21,6 18 6 Н 61,9 54,7 33,8 39,6 18 - i 1 2 3 4 5 6 к 1 А А 1 Б 1 Д 2 П 2 Л 4 Н 1 2 Б 2 2 2 2 4 2 3 Д 2 3 3 3 3 3 4 П 2 4 4 4 4 4 5 Л 2 4 5 5 5 5 6 Н 6 6 6 6 6 6 к 1 А А 1 Б 1 Д 2 П 2 Л 4 Н 5 2 Б 2 2 2 2 4 5 3 Д 2 3 3 3 3 5 4 П 2 4 4 4 4 5 5 Л 2 4 5 5 5 5 6 Н 2 4 5 5 6 6 к 1 А А 1 Б 1 Д 2 П 2 Л 4 Н 5 2 Б 2 2 2 2 4 5 3 Д 2 3 3 3 3 5 4 П 2 4 4 4 4 5 5 Л 2 4 5 5 5 5 6 Н 2 4 5 5 6 6 5) j =5 к i 1 2 3 4 5 6 А Б Д П Л Н i 1 2 3 4 5 6 6) j =6 к i 1 2 3 4 5 6 А Б Д П Л Н i 1 2 3 4 5 6 Таким образом получаем кратчайшие цепи: А-Б; А-Б-Д; А-Б-П; А-Б-П-Л; А-Б-П-Л-Н. Б-А; Б-Д; Б-П; Б-П-Л; Б-П-Л-Н. Д-Б-А; Д-Б; Д-П; Д-Л; Д-Л-Н. П-Б-А; П-Б; П-Д; П-Л; П-Л-Н. Л-П-Б-А; Л-П-Б; Л-П; Л-Д; Л-Н. Н-Л-П-Б-А; Н-Л-П-Б; Н-Л-Д; Н-Л-П; Н-Л. 18 3 ПРИГОРОДНОЕ СООБЩЕНИЕ 3.1 Особенности и основы организации пригородных перевозок Пригородные перевозки развиваются на линиях, примыкающих к крупным городам, промышленным и населённым пунктам. Пригородными поездами осуществляются также внутригородские перевозки там, где пригородные участки железных дорог находятся в черте городских районов или являются железнодорожными диаметрами, которые пересекают город, являясь транспортными артериями. К особенностям пригородных перевозок относятся: 1. Концентрация пригородных перевозок в крупных городах (на сети железных дорог России около 25 % пригородных перевозок сосредоточено в Московском узле, 7 % - в Санкт-Петербургском); 2. Короткие расстояния перевозок (в среднем 32 км); 3. Резкие изменения пассажиропотоков на отдельных остановочных пунктах и сокращение их на удалённых от города участках; 4. Неравномерность перевозок по сезонам, дням недели и часам суток; 5. Устойчивые пассажиропотоки в рабочие дни (трудовые поездки) и переменные – в выходные и праздничные дни. Мотор-вагонная тяга (электро-, дизель- и аккумуляторные поезда, автомотрисы Современные наиболее благоприятна отечественные для электропоезда пригородного обладают движения. значительной мощностью силовых установок и высокой конструкционной скоростью движения (до 130 км/ч). Большая вместимость вагонов и состава поезда позволяет обеспечить высокую провозную способность линии. Этому способствует также возможность варьировать величину состава пригородного поезда, уменьшая или увеличивая число вагонов в нём. Иными словами, можно использовать различные схемы формирования поездов. Наиболее часто в составы электропоездов включают 4 или 5 моторных (М) и прицепных (П) вагонов, чему соответствуют схемы формирования 5(М+П) или 4(П+М). У большинства электропоездов, эксплуатируемых на сети железных дорог России, достаточно высокое начальное ускорение движения (0,7 ÷ 1 м/с2). Дизель-поезда зарубежной и отечественной постройки также состоят из моторных и прицепных вагонов. В необходимых случаях, например, для увеличения провозной способности линии можно секционировать (объединять) их. Отечественные дизель-поезда составлены по схеме М + 2П + М. Достаточно мощные дизели расположены в головной части вагонов. Конструкционная скорость таких поездов составляет 120 км/ч. Даже на тяжёлых типах профиля пути они могут следовать с высокими скоростями. Начальное ускорение четырёхвагонного дизель-поезда составляет 0,542 м/с2. Для обслуживания пригородного пассажиропотока, особенно при небольших его размерах, эффективно применение автомотрис. Автомотриса АР1 предназначена для перевозки пассажиров на линиях широкой колеи (1520 мм). Она имеет два дизеля мощностью по 176 кВт; длина по осям сцепления – 26,34 м; конструкционная скорость составляет 100 км/ч. Ускорение загруженной автомотрисы на прямом горизонтальном пути до скорости 25 км/ч – 0,45 м/с2. Автомотрисы можно объединять в мотор-вагонные поезда, которые будут состоять только из моторных или моторных и прицепных вагонов, что зависит от потребной провозной способности линии и необходимой скорости движения. Поезд, состоящий только из моторных вагонов, обладает высокой скоростью движения. Возможность объединения и разъединения автомотрис обеспечивает широкий диапазон их применения на неэлектрифицированных линиях. Необходимо отметить, что дизель-поезда и автомотрисы широко применяются на зарубежных железных дорогах не только в пригородном, но и в местном, дальнем и международном сообщениях. Участки пригородного движения должны быть технически оснащены соответствующим образом, а технология работы и графики движения – передовыми, новаторскими и в наибольшей степени учитывать интересы пассажиров. Как правило, пригородные участки двухпутные, а на некоторых имеются дополнительно III и IV главные пути, оборудованные трёх- и четырёхзначной автоматической блокировкой с автоматической локомотивной сигнализацией. Это обеспечивает их высокую пропускную способность и полную безопасность движения. Так же, как в дальнем и местном сообщениях, чтобы эффективно, со всех точек зрения, организовать пригородные перевозки, необходимо спрогнозировать, а потом и запланировать пассажиропотоки так, чтобы не было малонаселённых поездов, а потребность в дополнительных поездах при росте пассажиропотоков была предусмотрена и не вызывала затруднений. Существует пассажиропотока несколько за способов определённый определения период: талонное фактического обследование пассажиропотока; подсчёт числа входящих и выходящих пассажиров по каждому остановочному пункту; использование кассовых отчётов о продаже билетов. Может осуществляться также анкетное обследование, которое представляет собой разновидность талонного обследования. Талонное и анкетное обследование пассажиропотока весьма трудоёмкие. Существующая статистическая отчётность по кассовым операциям путём дополнительной её обработки позволяет определить пассажиропотоки в целом за месяц и за сутки по тарифным зонам. Однако по этим данным нельзя установить распределение пассажиропотока по часам суток; чтобы получить почасовой объём перевозок, необходимо периодически проводить обследования пассажиропотоков. 3.2 Графики движения пригородных поездов фактических В пригородном сообщении в зависимости от размеров и характера пассажиропотоков, а также от технического оснащения участков применяются графики различных типов: Параллельный график (рисунке 3.1) не предусматривает деление участка на зоны. Применяется на линиях с небольшими пассажиропотоками, а также в случае значительной их корреспонденцей между станциями участка. Все пригородные поезда на параллельном графике имеют одинаковые времена хода и остановки на всех станциях, поэтому линии следования поездов параллельны. Такие поезда называются «тихоходами», величина Iт – интервал между ними. Iт А Д Рисунок 3.1 - Параллельный график движения пригородных поездов на участках, не разделённых на зоны (переделать в джипег) Достоинства такого графика – наилучшее использование провозной способности и максимальная частота движения для всех остановочных пунктов участка. Недостатки – неравномерная населённость составов (перенаселённость в начале участка и резкое снижение в конце), значительная затрата времени на проезд до дальних станций. Зонный параллельный график (рисунок 3.2) применяется на участках, имеющих две и более зонные станции, при большой корреспонденции пассажиропотока между промежуточными станциями, значительном её спаде в пределах участка и относительно небольших размерах пригородного движения. Все поезда при графике этого типа останавливаются на всех остановочных пунктах, а линии хода поездов параллельны. Зонный параллельный график экономичнее незонного, составы равномернее заполняются пассажирами. При этом сохраняется перенаселённость поездов дальних зон на головном участке. Недостатки графика заключаются в длительности поездки на дальние зоны при сокращённой по сравнению с незонным графиком частоте движения. А В Д Рисунок 3.2 - Зонный параллельный график движения пригородных поездов (переделать в джипег) Зонные параллельные и незонные графики, как правило, применяются для однопутных участков и при определённых условиях там, где нужно лучше использовать пропускную способность участка. При графике такого типа затраты времени на ожидание поездов наименьшие. Шахматный (зонный и незонный) параллельный график (рисунок 3.3) с чередованием остановок применяется для участков большой протяжённости в целях сокращения времени поездки. При графике этого типа число остановок сокращается вдвое. В такой же степени увеличивается длина безостановочного пробега поезда, что позволяет значительно увеличить скорость движения. Однако из-за сокращения остановок время ожидания увеличивается, затрудняются поездки пассажиров между сменными станциями и создаются трудности пользования расписанием. Iт А В Рисунок 3.3 - Шахматный график движения пригородных поездов(переделать в джипег) Зонный непараллельный график (рисунок 3.4) используется при значительном пассажиропотоке. Каждый поезд обслуживает только свою зону, останавливаясь на всех остановочных пунктах, другие же зоны проследует без остановок. Этот график является классическим непараллельным графиком. Поезд, проходящий зону без остановок, называется «скороходом» (линия хода 1, рисунок 3.4), а с остановками – «тихоходом» (линия хода 2, рисунок 3.4). Разность времени хода поездов 2 и 1 в пределах зоны называется зонным интервалом Δз. Интервал отправления «тихохода» за «скороходом» обозначении Iт.с. Iт.с. Δз А 2 1 В Д T’х T”х tоб tосн θ Условные обозначения: Δз - зонный интервал; Iт.с - интервал оправления «тихохода» за «скороходом»; T’х, T”х - время хода поезда соответственно в нечётном и чётном направлениях; tосн, tоб - время простоя состава соответственно в основном депо и в пункте оборота; θ - оборот пригородного состава. Рисунок 3.4 - Классический зонный непараллельный график движения пригородных поездов(переделать в джипег) При графике этого типа существенно ускоряются движение поездов и доставка пассажиров, более эффективно используется и меньше изнашивается подвижной состав, происходит экономия топлива и электроэнергии, обеспечивается равномерная населённость состава. Размеры движения определяются раздельно для периода максимальных перевозок и часов спада. К недостаткам графика можно отнести увеличение времени ожидания поездов и ухудшение межзонной связи пассажиров. График этого типа применяется в часы «пик». Зонный непараллельный график с остановками «скороходов» на зонных станциях (рисунок 3.5) несколько сглаживает недостатки графика предыдущего типа. На отдельных остановочных пунктах пригородных участков крупных городов образуются мощные пассажиропотоки с большой концентрацией пассажиров в часы «пик». Поэтому возникает потребность прокладывать в графике безостановочные поезда-экспрессы целевого назначения, а также оборачивать часть поездов по станциям пересадки. В результате этого пригородные графики движения поездов становятся графиками комбинированного типа. Δз Iт.с. А В Д Рисунок 3.5 - Зонный непараллельный график движения пригородных поездов с остановками на зонных станциях(переделать в джипег) Ёлочный график (рисунок 3.6) применяется редко и в основном на однопутных линиях в том случае, когда увеличивается движение поездов в одном направлении и сокращается в обратном. А Б В Г Д Рисунок 3.6 - Ёлочный график движения пригородных поездов на однопутном участке Маятниковое движение может быть организовано на железнодорожных диаметрах, т.е. на линиях, проложенных «насквозь» через центральные районы города. При этом головная станция сквозного типа обслуживает два и более пригородных участков, сходящихся к ней. Пригородные поезда, прибывающие с одного участка, проходят на следующий без отстоя или оборота в центральной части города. Оборот составов производится на зонных станциях. При этом в черте города поезда останавливаться могут более часто и, следовательно, скорость их меньше, чем на пригородных участках. Но отсутствие отстоя составов и их оборота на головной станции позволяет более эффективно использовать подвижной состав и обслуживать внутригородские перевозки. При маятниковом движении нет необходимости содержать или развивать в центре города технические парки для стоянки и экипировки пригородных составов, целесообразнее выносить их на зонные станции. Вследствие неравномерного распределения пригородных поездов по часам суток, обычно по маятниковому графику следуют не все поезда, а только их часть. Для снижения убыточности пригородных перевозок поезда, следующие по графикам всех типов, на остановочных пунктах с малым пассажирооборотом могут останавливаться только 2-3 раза в сутки: в утреннее и вечернее или утреннее, дневное и вечернее время. Для улучшения обслуживания населения крупных городов и городовспутников целесообразно назначать между ними безостановочные поезда. 3.3 Расчёт размеров движения пригородных поездов 3.3.1 Определение рационального размещения зонных технических станций Исходными данными для расчёта размеров движения поездов в пригородном сообщении на рассматриваемом полигоне железной дороги являются: 1. Схема пригородного участка (рисунок 1.2); 2. Размеры суточных пассажиропотоков в пригородном сообщении (таблица 1.3). Для дальнейших расчётов необходимо определить густоты пассажиропотоков по каждому перегону пригородного участка. Ввиду того что рассматриваемый пригородный участок представляет собой прямую линию без разветвлений и циклов, маршруты следования пассажиров между начальными и конечными пунктами однозначны и определяются из таблицы плановых пассажиропотоков (таблица 1.3). Густота пассажиропотоков между двумя соседними станциями участка в данном случае определяется как сумма мощностей струй, проследующих через конкретное сечение. Пример схемы пригородного участка и поструйный график пассажиропотоков в пригородном сообщении с указанием густот движения пассажиров представлены на рисунке 3.7. Густота движения пассажиров Г, пасс. в сутки 34415 Б 32605 а 23308 б в 15098 11717 8093 д е 27 21 г Расстояния между станциями l, км 11 16 21 21 А1=1812 А2=1208 А3=2415 А4=7245 А5=9660 А6=12075 А7=1208 А8=604 А9=1208 А10=2415 А11=4830 А12=2415 А13=966 А14=604 А15=1208 А16=604 А17=846 А18=1208 А19=846 А20=1208 А21=1208 Б а б в г д е Рисунок 3.7 - Схема пригородного участка и поструйный график пассажиропотоков в пригородном сообщении (подправить в визио шрифт) На рисунке 3.7 показаны значения густот пассажиропотоков по каждому перегону пригородного участка как сумма мощностей проходящих через них струй. Так, между станциями Б и а проследуют струи А1, А2, А3, А4, А5 и А6, мощности которых составляют соответственно 1812, 1208, 2415, 7245, 9660 и 12075 пассажиров в сутки. Следовательно, густота пассажиропотока по сечению Б – а равна сумме мощностей вышеперечисленных струй и составляет 34415 пассажиров в сутки (рисунок 3.7). Характер изменения густот пассажиропотоков в пригородном сообщении на участке наглядно показывает диаграмма распределения густоты пассажиропотока, пример которой представлен на рисунке 3.8. А, пасс./сут. 40 000 34415 32605 23308 15098 30 000 11717 8093 20 000 10 000 0 10 Б а 20 30 40 б 50 в 60 70 г 80 90 100 110 117 l , км д е Рисунок 3.8 - Диаграмма распределения густоты пассажиропотока в 0 пригородном сообщении между пассажирскими станциями Как видно из рисунка 3.8, на пригородной линии при заданных условиях прослеживается тенденция значительного снижения пассажиропотоков по мере удаления от головной станции Б. По этой причине возникает необходимость организации зонного движения, когда часть поездов следует до определённых станций, называемых зонными. Часть линии между головной и зонной станциями называют пригородной зоной. Оборот составов и локомотивов или мотор-вагонных поездов происходит на такой пригородной зоне. Целесообразность зонного движения зависит от мощности пригородного пассажиропотока. Максимальное число зон равно числу станций на пригородной линии, где происходит спад пригородных пассажиропотоков. Оптимальное же их число определяется на основе технико-экономических расчётов. В курсовой работе число зон задано в Задании в п.10. Критерием выбора рационального варианта размещения зонных станций является минимум затрат пассажиро-часов. Суммарные затраты пассажиро-часов в пригородном сообщении складываются из затрат пассажиро-часов на станциях в ожидании поездов (величина ΣАТож) и затрат пассажиро-часов в движении (величина ΣАТдв), т.е.: AT = ATож + ATдв . где: Величина ΣАТож рассчитывается по следующей формуле: n T a обр п , ATож = 2 (3.1) (3.2) n – количество зонных станций на пригородном участке; Tобр – период обращения пригородных составов, ч; aп – максимальная вместимость поезда пригородного сообщения. Величина ΣАТдв рассчитывается отдельно по каждому варианту размещения зонных станций (необходимо рассмотреть все возможные варианты). Для рассматриваемого полигона железной дороги предусмотрено выделение на пригородной линии трёх технических зон [п. 10 Задания]. Для рассматриваемых условий определяются все возможные варианты размещения зонных станций на участке (рисунки 3.9-3.18). Для участка, ограниченного тремя зонными станциями (т.е. при n=3), формула имеет вид: l l +l l l I I II l III , I II II III III I II + A − A + + A + ATдв = A − A V V V V V уч уч х уч х (3.3) где: Ai – размеры движения пассажиров на i-й пригородной зоне; li – протяжённость i-й пригородной зоны, км; Vуч, Vх – значения соответственно участковой и ходовой скорости, км/ч. Исходные данные для расчёта Vх = 60 км/ч [п. 9 Задания]; Vуч = 40 км/ч [п. 9 Задания]. Вариант I: ограничение пригородных зон станциями Б, а, б, е. Для расчёта величины ΣАТдв необходимо установить размеры движения пассажиров на каждой из пригородных зон. Размеры движения пассажиров, или густота пассажиропотока на той или иной зоне принимаются равными максимальной величине густоты пассажиропотока на соответствующей зоне (рисунок 3.8). Диаграмма распределения густоты пассажиропотока между пригородными зонами представлена на рисунке 3.9. А, пасс./сут. 40 000 34415 32605 23308 30 000 20 000 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 117 l , км Б а б е Рисунок 3.9 - Диаграмма распределения густоты пассажиропотока между пригородными зонами Б – а, а – б и б – е 10 000 0 Пригородная зона б – е на рисунке 3.9 включает в себя перегоны б – в, в – г, г – д и д – е, размеры движения пассажиров в пригородном сообщении на которых различаются между собой (рисунок 3.8). На основе вышесказанного, густота пассажиропотока пригородной зоны б – е составит: Аб-е = max(Аб-в, Ав-г, Аг-д, Ад-е) = max(23308, 15098, 11717, 8093) = = 23308 пасс./сут. Исходные данные для расчёта Размеры движения пассажиров: АI = 34415, АII = 32605, АIII = 23308; Протяжённости пригородных зон: lI = 11 км, lII = 16 км, lIII = 90 км. Затраты пассажиро-часов в движении по варианту I составят: ATдв = (34415 − 32605) 11 11 16 11 + 16 90 + (32605 − 23308) + + 23308 + = 40 40 60 40 60 = 68852,60 пасс.− ч. Вариант II: ограничение пригородных зон станциями Б, а, в, е (рисунок 3.10). А, пасс./сут. 40 000 34415 32605 30 000 15098 20 000 10 000 0 10 Б а 20 30 40 50 в 60 70 80 90 100 110 117 l , км е Рисунок 3.10 - Диаграмма распределения густоты пассажиропотока между пригородными зонами Б – а, а – в и в – е 0 Затраты пассажиро-часов в движении по варианту II составят: ATдв = (34415−32605) = 58023,79 пасс.− ч. 11 11 37 11+37 69 + (32605−15098) + + 15098 + = 40 60 40 60 40 Вариант III: ограничение пригородных зон станциями Б, а, г, е (рисунок 3.11). А, пасс./сут. 40 000 34415 32605 30 000 11717 20 000 0 10 Б а 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 117 г l , км е 10 000 Рисунок 3.11 - Диаграмма распределения густоты пассажиропотока между пригородными зонами Б – а, а – г и г – е 0 Затраты пассажиро-часов в движении по варианту III составят: 11 11 58 11 + 58 48 + = ATдв = (34415 − 32605) + (32605 − 11717) + + 11717 40 40 60 40 60 = 62149,77 пасс. − ч . Вариант IV: ограничение пригородных зон станциями Б, а, г, е (рисунок 3.12). А, пасс./сут. 40 000 34415 32605 30 000 8093 20 000 10 000 0 10 Б а 20 30 40 50 60 70 80 90 100 д 110 117 l , км е Рисунок 3.12 - Диаграмма распределения густоты пассажиропотока между пригородными зонами Б – а, а – д и д – е 0 Затраты пассажиро-часов в движении по варианту IV составят: ATдв = (34415−32605) 11 11 75 11+ 75 21 + (32605−8093) + + 8093 + = 40 60 40 60 40 = 66800,41 пасс.− ч. Вариант V: ограничение пригородных зон станциями Б, б, в, е (рисунок 3.13). А, пасс./сут. 40 000 34415 23308 30 000 15098 20 000 0 10 20 Б 30 40 б 50 60 70 80 90 100 в 110 117 l , км е 10 000 Рисунок 3.13 - Диаграмма распределения густоты пассажиропотока между пригородными зонами Б – б, б – в и в – е 0 Затраты пассажиро-часов в движении по варианту V составят: 27 27 21 27 + 21 69 + (23308−15098) + + 15098 + = 40 40 60 40 60 ATдв = (34415− 23308) = 53624,43 пасс.− ч. Вариант VI: ограничение пригородных зон станциями Б, б, г, е (рисунок 3.14). А, пасс./сут. 40 000 34415 23308 30 000 11717 20 000 0 10 20 Б 30 б 40 50 60 70 г 80 90 100 110 117 l , км е 10 000 Рисунок 3.14 - Диаграмма распределения густоты пассажиропотока между пригородными зонами Б – б, б – г и г – е 0 Затраты пассажиро-часов в движении по варианту VI составят: ATдв = (34415− 23308) = 52418,68 пасс.− ч. 27 27 42 27 + 42 48 + (23308−11717) + + 11717 + = 40 40 60 40 60 Вариант VII: ограничение пригородных зон станциями Б, б, д, е (рисунок 3.15). А, пасс./сут. 40 000 34415 23308 30 000 8093 20 000 0 10 20 Б 30 40 50 60 70 80 б 90 100 д 110 117 l , км е 10 000 Рисунок 3.15 - Диаграмма распределения густоты пассажиропотока между пригородными зонами Б – б, б – д и д – е 0 Затраты пассажиро-часов в движении по варианту VII составят: ATдв = (34415− 23308) 27 27 69 27 + 69 21 + (23308−8093) + + 8093 + = 40 40 60 40 60 = 57787,48 пасс.− ч. Вариант VIII: ограничение пригородных зон станциями Б, в, г, е (рисунок 3.16). А, пасс./сут. 40 000 34415 15098 30 000 11717 20 000 0 10 000 10 Б 20 30 40 50 в 60 70 г 80 90 100 110 117 l , км е Рисунок 3.16 - Диаграмма распределения густоты пассажиропотока между пригородными зонами Б – в, в – г и г – е 0 Затраты пассажиро-часов в движении по варианту VIII составят: ATдв = (34415−15098) 48 48 21 48+ 21 48 + (15098−11717) + + 11717 + = 40 40 60 40 60 = 55195,18 пасс.− ч. Вариант IX: ограничение пригородных зон станциями Б, в, д, е (рисунок 3.17). А, пасс./сут. 40 000 34415 15098 30 000 8093 20 000 0 10 20 30 40 Б 50 60 70 80 90 100 в 110 117 д l , км е 10 000 Рисунок 3.17 - Диаграмма распределения густоты пассажиропотока между пригородными зонами Б – в, в – д и д – е 0 Затраты пассажиро-часов в движении по варианту IX составят: ATдв = (34415−15098) 48 48 48 48+ 48 21 + (15098−8093) + + 8093 + = 40 40 60 40 60 = 54388,03 пасс.− ч. Вариант X: ограничение пригородных зон станциями Б, г, д, е (рисунок 3.18). А, пасс./сут. 40 000 34415 30 000 11717 8093 20 000 0 10 000 10 Б 20 30 40 50 60 70 г 80 90 д 100 110 117 l , км е Рисунок 3.18 - Диаграмма распределения густоты пассажиропотока между пригородными зонами Б – г, г – д и д – е 0 Затраты пассажиро-часов в движении по варианту X составят: ATдв = (34415−11717) 69 69 27 69+ 27 21 + (11717−8093) + + 8093 + = 40 40 60 40 60 = 62965,48 пасс.− ч. Анализ рассмотренных вариантов Рассчитанные значения величины ΣATдв для вариантов I – X сведены в таблицу 3.1. Таблица 3.1 - Затраты пассажиро-часов в движении при различных вариантах размещения зонных станций на пригородной линии № варианта Станции, ограничивающие пригородные зоны 1 I II III IV V VI VII VIII IX X 2 Б, а, б, е Б, а, в, е Б, а, г, е Б, а, д, е Б, б, в, е Б, б, г, е Б, б, д, е Б, в, г, е Б, в, д, е Б, г, д, е Затраты пассажиро-часов в движении ΣATдв 3 68852,6 58023,79 62149,77 66800,41 53624,43 min = 52418,68 57787,48 55195,18 54388,03 62965,48 Выбор оптимального варианта размещения зонных станций на линии Сравнением рассмотренных вариантов установлено, что минимум затрат пассажиро-часов в движении обеспечивается при размещении зонных станций по варианту VI и составляет 52418,68 пасс.-ч. При этом в качестве зонных принимаются станции б, г, е (таблица 3.1). Следовательно, схема пригородного участка по варианту VI является оптимальной и подлежит дальнейшему рассмотрению. Расчёт суммарных затрат пассажиро-часов в пригородном сообщении 1. Затраты пассажиро-часов на станциях в ожидании поездов ATож = 3201088 = 32640,0 пасс.-ч; 2 2. Затраты пассажиро-часов в движении ATдв = 52418,68 пасс.-ч (вариант VI); 3. Суммарные затраты пассажиро-часов в пригородном сообщении AT = 32640 ,0 + 52418 ,68 = 85058 ,68 пасс.-ч. Вывод Проведёнными расчётами установлено наиболее рациональное размещение зонных станций на линии, обеспечивающее минимальные затраты пассажиро-часов в пригородном сообщении. Таким образом, три зонные станции б, г, е определяют пригородные зоны Б – б, б – г и г – е. Окончательная схема пригородного участка представлена на рисунке 3.19. чётное Б 11 а 16 б 21 в 21 г 27 д 21 е Условные обозначения: Б – головная станция; – зонные станции. Примечание: цифрами на схеме обозначены расстояния между станциями в км. Рисунок 3.19 - Схема пригородного участка с обозначением зонных станций
