Выбор рациональных мер по повышению скорости движения пассажирских поездов в условиях растущего объема грузовых и пассажирских перевозок

Повышение скоростей пассажирских поездов одно из приоритетных направлений научно-технического прогресса на железнодорожном транспорте. В современных условиях актуальным является движение пассажирских поездов с максимальными скоростями от 140 до 350 км/ч, при следующей организации движения: при совмещенном движении грузовых и пассажирских поездов.

— до 140 — 160 км/ч — скоростное движение поездов на обычных железных дорогах, после капитального ремонта пути;

— до 200 км/ч — скоростное движение поездов на реконструированных линияхпри движение только пассажирских поездов.

— свыше 200 км/ч — высокоскоростное движение на вновь сооруженных высокоскоростных магистралях (ВСМ).

Следует отметить, что значительное повышение скоростей движения пассажирских поездов будет носить при определенных условиях и коммерческий интерес для отрасли, так как железные дороги России смогут предоставлять пассажирам конкурентоспособную по отношению к авиаи автотранспорту услугу.

По существующим прогнозам скоростное движение в ближайшем будущем может охватить значительно более широкий сектор пассажирских перевозок, чем высокоскоростное, так как его организация не связана со строительством новой линии, хотя и требует существенных затрат на реконструкцию. Однако после сооружения ВСМ все скоростные и высокоскоростные пассажирские поезда будут следовать по вновь сооруженной магистрали, а на существующей будут сконцентрированы в основном грузовые перевозки. Тогда капитальные вложения в реконструкцию и развитие существующей линии окажутся «бросовыми».

Целью данной работы является разработка комплексной методики оценки различных вариантов организации скоростного и высокоскоростного движения на направлениях сети, в зависимости от их технико-технологического состояния и при различных условиях финансирования.

Диссертация состоит из пяти разделов, включающих 17 глав, введения и заключения.

Первый раздел содержит описание практики отечественных железных дорог по повышению скоростей в период до 2002 г (глава 1.1). Анализ ранее выполненных научных исследований в этой области (глава 1.2) и обобщение зарубежного опыта (глава 1.3) позволяет сделать вывод, что существуют предпосылки внедрения скоростного и высокоскоростного движения на российских железных дорогах. В главе 1.4 описывается постановка задачи и описание экономико-математической модели процесса определения оптимальных скоростей пассажирских поездов при условии ряда ограничений.

Второй раздел посвящен влиянию технических параметров железных дорог на возможность организации скоростного движения. В этом разделе проводится исследование технических достижений в области высоких скоростей, которые обеспечивают скорости движения пассажирских поездов в диапазоне от 140 км/ч до 350 км/ч.

В третьем разделе установлена степень влияния повышения скоростей пассажирских поездов на показатели грузового движения и пропускную способность линии (глава 3.1). А также рассмотрены различные способы организации скоростного движения при совмещенном движении пассажирских и грузовых поездов: отклонение части грузовых поездов на параллельное направление (глава 3.2) — организация движения соединенных грузовых поездов (глава 3.3) — строительство и ввод в эксплуатацию третьего пути (глава 3.4).

В четвертом разделе представлены возможные схемы этапного повышения скоростей пассажирских поездов от 120 км/ч до 250 км/ч (глава 4.1) и приведена методика технико-экономических расчетов по выбору наиболее рациональной схемы (глава 4.2). Также в этом разделе предлагается способ решения задач такого рода на основе модифицированного метода динамического программирования (глава 4.3).

В пятом разделе проведено апробирование созданной модели на железнодорожном направлении Москва — Красное, при условии различных темпов роста пассажирои грузопотока, эксплуатационных расходах и вариантах финансирования проектов.

Выводы и предложения.

1. Железнодорожный транспорт по сравнению с авиаи автотранспортом обладает рядом преимуществ: экономичностью энергопотребления, экологической чистотой, безопасностью и комфортностью поездки, стабильностью выполнения расписания и сравнительно низкими тарифами на перевозку. В целях дальнейшего повышения конкурентоспособности и привлечения дополнительного пассажиропотока необходимо значительное повышение скоростей следования пассажирских поездов.

2. Анализ зарубежной литературы показал, что накоплен значительный мировой опыт по повышению скоростей пассажирских поездов. Лидерами в этой области являются Япония и Франция.

3. Условия нашей страны позволяют решать задачу повышения скоростей за счет: организации скоростного движения (до 200 км/ч) на существующих линиях после реконструкции и при сохранении на них грузового движениястроительства и ввода в эксплуатацию специализированных высокоскоростных магистралей (ВСМ), для движения пассажирских поездов со скоростями до 350 км/ч.

4. В работе на основе изучения современных достижений науки в области подвижного состава и строения пути, сделан вывод, что в нашей стране существует техническая база позволяющая достигать высоких скоростей. Вместе с тем в исследованиях в области организации скоростного движения на существующих железных дорогах в смешанном движении уделено не достаточно внимания взаимовлиянию объемов грузо-, пассажиропотоков и возможных границ пассажирских скоростей. Также не проводились исследования позволяющие определить целесообразность организации скоростного или высокоскоростного пассажирского движения в зависимости от местных условий.

— 5. В диссертации предложена модель позволяющая установить рациональные мероприятия по повышению скоростей движения пассажирских поездов в зависимости от объемов грузои пассажиропотоков и технико-технологического состояния линии (состояния пути, средств сигнализации и связи, способа тягового обслуживания, способа организации движения, наличия параллельных линий и т. д.). С помощью данной модели можно установить рациональные сроки ввода в строй ВСМ и оценить варианты организации скоростного и высокоскоростного движения на направлении.

6. Для повышения спроса населения на железнодорожные перевозки предложено классифицировать поезда на утренние, вечерние и ночные в зависимости от соотношения маршрутов следования и возможных скоростей движения поездов. На основе предложенной классификации было установлено, что для маршрутов протяженностью 830−1130 км нецелесообразно организовывать ни скоростное, ни высокоскоростное движение.

7. Основной задачей при определении рациональных сроков ввода скоростного движения является выявление влияния роста скоростей скоростных пассажирских поездов на показатели движения обычных пассажирских и грузовых поездов. В данной работе было показано что аналитический расчет эксплуатационных показателей не дает достоверных значений. Поэтому для определения среднего, значения показателей движения необходимо составлять многовариантные графики движения поездов, что и было выполнено в работе. В ходе исследований было установлено, что:

— на двухпутных линиях рост скоростей 5−8 пассажирских поездов с 80 до 200 км/ч при постоянных размерах грузового движения (до 30 пар/сутки) вызывает снижение маршрутных скоростей грузовых поездов в среднем на 3,5 км/ч — -увеличение скоростей пассажирских поезлдов с 80 км/ч до 200 км/ч в отдельных случаях приводит к снижению маршрутных скоростей обыкновенных пассажирских поездов на 10 км/ч.

8. Для освоения заданных объемов грузои пассажиропотоков, а в некоторых случаях для улучшения эксплуатационных показателей движения при установленных скоростях скоростного движения необходимо увеличивать провозную способность линии. Установлено, что в этих случаях приемлемы такие мероприятия как: отклонение части грузопотока на кружную линию, организация движения соединенных поездов, сооружение и ввод в эксплуатацию третьего главного пути. Основываясь на этом, были определены схемы этапного повышения и поддержания на заданном уровне скоростей пассажирских поездов.

9. Для решения поставленной задачи в диссертации предложена методика расчетов, основанная на принципах условной оптимизации. Для подтверждения практической значимости предложенной методики определения мер по повышению скоростей пассажирских поездов были выполнены многократные расчеты для условий линии МоскваКрасное, являющейся частью международного направления МоскваБрест — Берлин.

10. Расчеты показали следующее. После сооружения специализированной магистрали наиболее целесообразно перевести на нее порядка 80% пассажирских поездов, не зависимо от уровня грузои пассажиропотоков. Расчеты показали, что поэтапное повышение скоростей (120−160−200км/ч) к 10-му году эксплуатации требует затрат на 1−2 млрд. р. больше, чем в варианте с разовым повышением скоростей до 200 км/ч на 10-м году эксплуатации. Такое соотношение затрат остается справедливым при любой грузои пассажиронапряженности.

11. Расчетами было установлено, что рациональной схемой развития направления практически при любой грузои пассажиронапряженности является схема И — Скор — Тр — ВСМ.

12. Следует отметить, что увеличение темпов роста, как грузопотока так и пассажиропотока приближает срок ввода в эксплуатацию третьего пути на 6 лет. Снижение стоимости строительства третьего пути в 5 раз даже при небольшом приросте грузои пассажиропотока приближает срок ввода на 5 лет. Снижение же капиталовложений в 10 раз позволяет начать эксплуатацию третьего пути уже на 10 год. Однако увеличение стоимости электроэнергии отдаляет срок эксплуатации.

13. Установлено, что организация на направлении движения соединенных грузовых поездов дает наименьший по сравнению с эксплуатацией третьего пути, прирост провозной способности, за счет чего срок ввода в эксплуатацию ВСМ приближается. Поэтому схема И — Скор — С — ВСМ не будет эффективной при любых (даже самых низких) капитальных вложениях.

Тем не менее, при темпах роста грузопотока 1,25 млн. т нетто в год и пассажиропотока 146 тыс. чел в год, из-за одинаковой провозной способности при эксплуатации третьего пути и движении соединенных грузовых поездов, схема И — Скор — С — ВСМ будет эффективной, так как капиталовложения в организацию соединенных поездов значительно меньше капиталовложений в строительство третьего пути. Необходимо отметить, что ввод в обращение соединенных, грузовых поездов требуется сразу же при организации на направлении скоростного движения.

14. При приросте пассажиропотока 1,46 тыс. чел. и грузопотока 0,25 млн. т нетто/год в год, предлагается также рассматривать как конкурентную схему И — Скор — С — Тр — ВСМ. Однако при стоимости пассажиро-часа 105 руб./пасс-час развитие направления по этой схеме требует затрат в среднем на 700 млн руб. больше, чем в схеме И — СкорТр-ВСМ.

15. В ходе исследований было определено, что при установленных капиталовложениях строительство специализированной магистрали целесообразно осуществлять лишь после исчерпания резервов пропускной способности. Однако стоимость сооружения ВСМ по многим причинам сегодня является величиной неопределенной, даже прогноз окупаемости проекта достаточно не проработан. Вследствие указанных причин предлагается при расчетах проводить варьирование стоимости сооружения ВСМ.

16. При темпах роста грузопотока 0,25 млн. т нетто в год приблизить срок ввода ВСМ в эксплуатацию можно только за счет снижения капиталовложений в строительство. При снижении стоимости ВСМ в 5 раз рациональный срок ВСМ — 23 год эксплуатации, при наиболее интенсивном росте грузопотока — 1,25 млн. т нетто в год, срок ввода в эксплуатацию ВСМ наступит на 16 год эксплуатации;

17. Рост пассажиропотока — 146 тыс. чел. в год приводит к снижению резерва провозной способности, поэтому даже при небольшом темпе роста грузопотока 0,25 срок ввода в строй ВСМ, при установленных капиталовложениях, наступит на 24 год эксплуатации. Однако повышение стоимости пассажиро-часа и снижение капиталовложений в 5 раз способствует вводу в эксплуатацию ВСМ уже на 16 год. Также если темп роста грузопотока будет составлять 1,25 млн. т нетто то эксплуатация ВСМ будет эффективна уже на 10 год.