Организация скоростных пассажирских перевозок в дальнем сообщении
На правах рукописи
Сидраков Александр Андреевич
Организация скоростных пассажирских перевозок в дальнем сообщении
Специальность 05.22.08 – Управление процессами перевозок
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Москва – 2012
Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет путей сообщения» на кафедре «Железнодорожные станции и узлы».
Научный руководитель: доктор технических наук, профессор
Шубко Владимир Григорьевич (МИИТ)
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор
Ефименко Юрий Иванович (ФГБ ОУ ВПО «Петербургский государственный университет путей сообщения», заведующий кафедрой)
кандидат технических наук, доцент
Панова Ольга Николаевна
(ООО «Транспроект», директор департамента)
Ведущая организация: ФГБ ОУ ВПО «Ростовский государственный университет путей сообщения»
Защита состоится « 16 » мая 2012 г. в 15 ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 218.005.07 при Московском государственном университете путей сообщения (МИИТ) по адресу: 127994, г. Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9, ауд. 1112.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.
Автореферат разослан « 16 » апреля 2012 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
доктор технических наук, профессор А.В. Горелик
Общая характеристика работы
Актуальность работы. Необходимость развития скоростных железнодорожных перевозок обусловлена, в первую очередь, непрерывным ростом мобильности населения, повышением экологичности массовых видов транспорта, необходимостью экономии пассажиром временных ресурсов.
Скоростной железнодорожный транспорт позволяет существенно уменьшить негативное воздействие транспорта на окружающую среду, увеличить зоны тяготения крупных мегаполисов, существенно приблизив их по временным параметрам. Кроме того, он увеличивает конкурентоспособность железнодорожного транспорта по сравнению с автомобильным и авиационным транспортом, повышает привлекательность России для туристических и деловых поездок.
Организация скоростного движения поездов повышает качество транспортных услуг за счет значительного сокращения времени поездки. Учитывая эти и многие другие преимущества скоростных железнодорожных перевозок, можно с уверенностью сказать, что скоростные железнодорожные перевозки весьма актуальны в современных условиях развития транспорта и имеют значительные перспективы в расширении сфер применения.
Во многих случаях организация скоростных железнодорожных перевозок является основой для организации высокоскоростных железнодорожных перевозок.
Вопросы организации скоростных железнодорожных перевозок в настоящее время исследованы недостаточно полно, несмотря на многочисленные исследования в данной области. До сих пор не было разработано единой комплексной методики оценки эффективности организации скоростного движения. Все рассматриваемые до настоящего времени проекты организации скоростного движения рассчитывались по одному-двум способам их организации, нет единой методики оценки их эффективности.
Темпы развития скоростных, а в перспективе и высокоскоростных железнодорожных перевозок за рубежом и в России обусловлены значительным спросом на данный вид перевозок, его экономической эффективностью. Вместе с тем, большинство скоростных и высокоскоростных линий имеют незначительную длину - до 600 километров, что для российских условий недостаточно и позволяет сделать вывод о необходимости исследований эффективности скоростных и высокоскоростных перевозок на более дальние расстояния.
Целью диссертационной работы является разработка научно-методических основ оценки эффективности организации скоростных пассажирских железнодорожных перевозок в дальнем сообщении.
Для достижения поставленной цели в диссертации решены следующие задачи:
- выполнен анализ существующих моделей оценки эффективности скоростных (высокоскоростных) пассажирских перевозок по проектам отечественных и зарубежных учёных;
- разработана классификация различных способов организации движения скоростных поездов на направлении;
- установлены не учитываемые ранее факторы, значительно влияющие на эффективность проектов организации скоростных перевозок, на линиях с грузовым движением, условия сочетания скоростного и высокоскоростного движения на линии;
- разработана методика оценки эффективности проектов сооружения скоростных железнодорожных магистралей и модернизации существующих железнодорожных линий, учитывающая различные способы организации движения поездов;
- разработана методика расчета и оптимизации плана формирования скоростных и высокоскоростных поездов;
- предложен метод составления и оптимизации графика оборота составов скоростных и высокоскоростных поездов.
Методы исследования. В работе использованы системно-элементный и системно-структурный аналитические подходы, методы экономического анализа, синтеза и математического моделирования.
Достоверность исследований и научных результатов работы обусловлена корректностью применения исходных математических положений, обоснованностью принятых допущений, подтверждена результатами математического моделирования, практическим использованием алгоритмов и методики.
Научная новизна результатов, полученных автором диссертации, состоит в следующем:
- разработана классификация возможных вариантов организации скоростных (высокоскоростных) перевозок в дальнем сообщении;
- определены и исследованы не учитываемые ранее факторы, существенно влияющие на эффективность организации скоростных железнодорожных пассажирских перевозок в дальнем сообщении;
- разработана методика определения экономической эффективности вариантов организации скоростных пассажирских перевозок в дальнем сообщении;
- определены и исследованы особенности расчета плана формирования и составления графика оборота скоростных и высокоскоростных пассажирских поездов.
Практическая значимость полученных результатов заключается в том, что:
- разработанная классификация вариантов организации скоростных перевозок значительно упрощающая принятие решений по проектам организации скоростных пассажирских перевозок в дальнем сообщении и позволяет разработать типовые комплексы организационных мероприятий;
- исследованные, ранее не учитываемые факторы, оказывают значительное влияние на выбор варианта организации скоростных железнодорожных перевозок в дальнем сообщении;
- разработан метод определения экономической эффективности вариантов организации скоростных пассажирских перевозок в дальнем сообщении;
- исследованы особенности расчета плана формирования и составления графика оборота составов скоростных и высокоскоростных пассажирских поездов.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры «Железнодорожные станции и узлы», на международной научно-технической конференции «Современные проблемы управления перевозочным процессом. Повышение качества подготовки специалистов и уровня научных исследований» в 2006 г. (г. Москва), на всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2007» (г. Ростов-на-Дону), на научно-практической конференции «Безопасность движения поездов» в 2009 г. (г. Москва), на научно-практической конференции «Неделя науки» в 2010 г. (г. Москва).
Реализация результатов работы. Результаты работы были использованы ОАО «Институт экономики и развития транспорта» при выполнении разделов обоснования инвестиций проекта «Организация скоростного пассажирского движения на направлении Центр-Юг (Москва-Адлер)». Основные положения работы также использованы при разработке учебно-методического комплекса по дисциплине «Высокоскоростные магистрали и пассажирские станции» в Московском государственном университете путей сообщения (МИИТ).
Публикации. Основные положения диссертационной работы отражены в шести печатных работах, в том числе две из них – в трудах Международной научно-практической конференции, одна – в трудах Всероссийской научно-практической конференции, одна – в издании, рекомендованном Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки Российской Федерации.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников, включающего 92 наименования, и пяти приложений. Диссертация содержит 176 страниц, 22 рисунка и 48 таблиц.
Основное содержание работы
В первой главе проведен анализ развития скоростных и высокоскоростных перевозок за рубежом и в России. На основе анализа состояния скоростных и высокоскоростных магистралей (ВСМ) развитых стран, таких как Франция, Германия, Испания, Италия, Япония, Китай и др., установлены наиболее распространенные типы технического оснащения скоростных и высокоскоростных линий. Установлено, что наиболее распространены для конструкций пути линий ВСМ и модернизации существующих линий рельсы с погонной массой 60 кг/п.м., железобетонные шпалы с эпюрой 1667 шп./км, щебеночный балластный слой толщиной не менее 30 см. На ВСМ в плане используются кривые радиусом не менее 7000 м, а на модернизированных для скоростного движения линиях – не менее 4000 м. Продольные уклоны модернизированных для скоростных железнодорожных перевозок линий оставляют, как правило, без изменений, а уклоны вновь сооружаемых ВСМ принимают до 35‰. В качестве систем сигнализации, централизации, блокировки и управления подвижным составом в Европе и Китае используется ETCS (European Train Control System) уровня 1 и 2, а в Японии – АТС (Automatic Train Control), выполняющая основные функции систем станционной и перегонной автоблокировки, автоматической локомотивной сигнализации и комплекса локомотивных устройств блокировки. Система может быть использована в совокупности с международной системой АТО (Automatic Train Operation), позволяющей полностью автоматизировать управление движением поезда.
В качестве подвижного состава используется подвижной состав преимущественно электрической тяги (более 95%). В Великобритании, Германии, Китае в незначительных количествах используется дизельный скоростной подвижной состав. По родам тока зарубежный скоростной подвижной состав также различается, однако наиболее распространенным является питание от переменного тока 25кВ (около 78%) или от постоянного тока 3кВ (около 22%). Большое количество типов скоростного (высокоскоростного) подвижного состава, работает от различных систем электроснабжения одновременно. Скоростной (высокоскоростной) подвижной состав имеет, как правило, моторвагонную тягу (около 88%), однако распространены скоростные (высокоскоростные) поезда локомотивной тяги (преимущественно во Франции).
Скоростное движение пассажирских поездов организовано преимущественно на выделенных путях существующих линий (около 98%) в остальных случаях имеет место совмещенное движение скоростных и обычных поездов. Высокоскоростное движение организуется в большинстве случаев на специализированной линии (около 86%), в ряде случаев используются специализированные пути существующих линий (около 13%), а совмещенное движение высокоскоростных и обычных поездов применяется лишь в редких случаях.
Анализ скоростных перевозок за рубежом позволил сделать вывод о соответствии норм технического оснащения скоростных линий в мире российским стандартам согласно Инструкции по техническому обслуживанию и эксплуатации сооружений, устройств, подвижного состава и организации движения на участках обращения скоростных пассажирских поездов (за исключением ширины колеи), что допускает использование зарубежного опыта проектирования и сооружения скоростных линий, а также существующих типов подвижного состава с незначительной их модернизацией.
Большее значение на выбор вариантов организации скоростного движения на направлении имеет расстояние перевозки: в зависимости от расстояния перевозки меняется продолжительность поездки, а чтобы добиться наиболее комфортной для пассажиров продолжительности поездки, необходимо выбирать соответствующий способ организации скоростного движения. От продолжительности поездки зависит потребный уровень комфорта для пассажиров: жесткий или мягкий вагон с местами для сидения пассажиров (по европейской классификации hard seat или soft seat соответственно), жесткий или мягкий вагон купейного типа со спальными местами для пассажиров (по европейской классификации hard sleeper или soft sleeper соответственно). В большинстве стран, где имеется скоростное и высокоскоростное движение, расстояния перевозки небольшие: например, в Европе более 83% всех скоростных и высокоскоростных маршрутов имеют протяженность не более 700 и 98% не более 1000 километров, при этом в большинстве случаев (87,7%) продолжительность поездки не превышает 5, а в 97% случаев 6 часов. Для поездок на расстояния свыше 700 километров используются регулярные поезда локомотивной тяги со спальными местами для пассажиров, обращающиеся в ночное время; доля таких поездов составляет по сравнению со скоростными и высокоскоростными поездами всего 5,3%, что объясняется малыми расстояниями между крупнейшими городами Европы. Поездки по Европе на значительные расстояния могут выполняться с пересадками, для чего время прибытия и отправления скоростных и высокоскоростных поездов на узловых станциях, как правило, увязывают со временем прибытия и отправления, как обычных поездов, так и скоростных поездов других направлений.
Анализ проектов организации скоростного движения в России на направлениях Москва-Санкт-Петербург, Москва-Берлин, Москва-Нижний Новгород, Москва-Адлер позволил сделать выводы о перспективности развития скоростных и высокоскоростных перевозок на этих направлениях. Выявлено, что не существует единой экономической модели оценки эффективности организации скоростных и высокоскоростных перевозок на направлении и предпроектная проработка основывается, как правило, на сравнении вариантов по капитальным затратам.
Во второй главе на основе анализа зарубежного опыта организации скоростных пассажирских перевозок разработана классификация возможных вариантов организации скоростных и высокоскоростных перевозок на направлении по:
- расстоянию перевозки;
- типу используемого скоростного тягового и нетягового подвижного состава;
- уровню комфорта пассажиров в пути следования;
- используемой инфраструктуре;
- технологии взаимодействия с грузовыми перевозками (рис. 1).
В зависимости от расстояния перевозки, используемого подвижного состава, способа сочетания грузового и скоростного пассажирского движения выделены следующие основные концепции организации скоростного и высокоскоростного движения: с совмещением скоростного пассажирского и грузового движения на одних главных путях как с повышением скоростей движения грузовых поездов, так и без него; с разделением скоростного пассажирского и грузового движения по различным специализированным главным путям существующей линии или с выносом грузового движения на параллельные направления; совмещение и комбинирование различных видов скоростного и высокоскоростного сообщения на выбранном направлении
В рассматриваемых вариантах установлены и исследованы показатели, влияющие на экономическую эффективность проекта.
К основным показателям можно отнести:
- капитальные затраты на приобретение скоростного подвижного состава;
- капитальные затраты на модернизацию существующей инфраструктуры;
- капитальные затраты на создание новой инфраструктуры;
- средства от высвобождения тягового и нетягового подвижного состава из оборота;
- затраты на ремонты путей при выносе скоростного движения с путей существующей линии;
- затраты, связанные с движением скоростных поездов;
- затраты, связанные с движением обычных поездов, возникающие при сочетании скоростного и обычного движения на направлении;
- затраты на содержание и ремонт скоростного подвижного состава;
- затраты на содержание и ремонт вновь сооружаемой инфраструктуры;
- экономия затрат, связанных с пассажиро-часами в пути следования, при повышении скоростей перевозки пассажиров;
- доходы от сокращения срока доставки грузов при повышении скоростей движения грузовых поездов на линии;
- уменьшение доходов от обычных пассажирских перевозок
- доходы от скоростных пассажирских перевозок.
Выявлены весьма важные для разработки предпроектных решений факторы, влияющие на выбор итогового варианта организации скоростных пассажирских перевозок на направлении, такие как снижение расходов, связанных с оборотом локомотивов и вагонов, уменьшение локомотивного и вагонного парка при ускорении движения грузовых поездов, следующих по одним путям со скоростными пассажирскими поездами, дополнительные расходы на тягу поездов, увеличение вагонного парка в связи с уменьшением длины грузовых поездов, возможное увеличение тарифа и затраты на приобретение нового или дополнительного тягового подвижного состава.
Для вариантов организации скоростных пассажирских перевозок с разделением движения на пассажирское и грузовое (специализация главных путей или вынос грузового движения) выявлено, что при значительных размерах грузового и пассажирского движения на направлении суммарные годовые затраты на ремонт существующих путей линии и дополнительных путей для скоростного движения могут оказаться ниже, чем при организации совмещенного движения грузовых и скоростных пассажирских поездов на одних и тех же путях существующей линии.
Для вариантов организации комбинированного движения скоростных и высокоскоростных поездов рассмотрен фактор уменьшения времени оборота составов скоростных и высокоскоростных поездов за счет уменьшения их плеч оборота и ликвидации ряда операций на станциях стыкования.
Затраты на содержание высвобождаемого из оборота подвижного состава выражаются разницей эксплуатационных затрат на обычные перевозки до и после введения скоростного движения.
Разница суммарных затрат на ремонты путей в год существующей и новой скоростной линии или дополнительных путей скоростной линии и линии до ввода на ней скоростного движения определяются как:
, (1)
| где | Ери | - укрупненные среднегодовые затраты на ремонт 1 км пути до ввода скоростного движения, руб.; |
| Ерск | - укрупненные среднегодовые затраты на ремонт 1 км скоростной линии или дополнительных, специализированных для скоростного движения, путей существующей линии, руб.; | |
| Ерс | - укрупненные среднегодовые затраты на ремонт 1 км существующей линии после ввода скоростного движения, руб.; | |
| Lн | - длина расчетного направления, км. |
Укрупненные среднегодовые затраты на ремонт 1 км пути можно определить как:
(2)
| где | Kрi | - стоимость i-го вида ремонта, руб.; |
| Tнik | - нормативные межремонтные сроки для i-го вида ремонта на k-том участке, год; | |
| nпk | - число главных путей k-го участка; | |
| Lk | - длина k-го участка, км. |
Нормативные межремонтные сроки определяются согласно Положению о системе ведения путевого хозяйства или рассчитываются в зависимости от грузооборота на линии:
(3)
| где | Qнk | - нормы межремонтного пропущенного тоннажа на k-м участке, т-км брутто на км пути; |
| Qlk | - грузооборот на k-м участке, т-км брутто/год. |
Затраты, связанные с движением скоростных поездов, рассчитываются методом укрупненных расходных ставок с пересчетом расходных ставок на измеритель.
Изменение пассажиро-часов при организации скоростного движения поездов можно рассчитать как:
(4)
| где | Atikс | - суммарные пассажиро-часы на скоростных поездах i-го типа на k-м участке; |
| Atik | - суммарные пассажиро-часы на видах транспорта i-го типа, заменяемых скоростными поездами, на k-м участке. |
В общем виде суммарные пассажиро-часы в железнодорожном сообщении можно определить как:
(5)
| где | мik | - коэффициент маршрутной скорости в поездах i-го типа на k-м участке; |
| Vхik | - техническая скорость поездов i-го типа на k-м участке, км/ч. |
При расчете доходов от скоростных пассажирских перевозок, необходимо также учитывать дополнительные сервисные сборы, связанные с повышенным комфортом поездки и составляющие 5-15% доходов от продажи билетов.
В третьей главе рассматриваются вопросы комплексной оценки эффективности различных вариантов организации скоростных (высокоскоростных) пассажирских перевозок на примере перспективного скоростного направления Центр-Юг. Для обоснования выбора оптимального варианта организации скоростного движения на выбранном направлении сформулирована задача линейного программирования с критерием оптимальности – максимальный интегральный эффект по вариантам
Принятый в качестве критерия оптимальности интегральный эффект Э по вариантам включает в себя: суммарные капитальные затраты на сооружение и реконструкцию существующей инфраструктуры для организации скоростного или высокоскоростного движения Кt, суммарные эксплуатационные расходы на движение поездов и содержание инфраструктуры Еt, суммарные доходы от организации скоростных (высокоскоростных) пассажирских перевозок и вспомогательной деятельности Дt за период времени Ток, приведенные к настоящему времени.
(6)
| где | it | - норма дисконта в t-й год; |
| Ток | - срок окупаемости проекта, устанавливаемый инвестором, год. |
Доходы от организации скоростных (высокоскоростных) пассажирских перевозок и вспомогательной деятельности можно посчитать как сумму платы за проезд пассажирами (минус НДС 18%), сборов за дополнительные услуги в пути следования, которые можно определить как процент от стоимости проезда, и различных видов экономии народнохозяйственных затрат:
(7)
| где | k | - тип (класс) пассажирского вагона скоростного (высокоскоростного) поезда; |
| n | - число типов (классов) пассажирских вагонов скоростных (высокоскоростных) поездов; | |
| j | - тип подвижного состава обычных поездов (грузовые и пассажирские вагоны различных типов, локомотивы, моторвагонные секции); | |
| m | - количество типов подвижного состава обычных поездов; | |
| Тkt | - тариф на проезд в k-том типе (классе) вагона скоростного поезда, индексированный к уровню текущего года, руб.; | |
| Аkt | - пассажиропоток скоростных поездов в k-том типе (классе) вагона, на текущий год, пасс.; | |
| д | - коэффициент, учитывающий дополнительные сборы и доходы от сервисного обслуживания в скоростных поездах; | |
| Пjt | - уменьшение количества единиц j-го типа подвижного состава обычных поездов за счет введения скоростного движения на направлении, ед.; | |
| Цjt | - стоимость единицы j-го типа подвижного состава обычных поездов, руб.; | |
| Пljt | - уменьшение вагоно-/локомотиво-/секцие-километров в пути следования для j-го типа подвижного состава обычных поездов; | |
| ПТjt | - уменьшение вагоно-/локомотиво-/секцие-/бригадо-часов для j-го типа подвижного состава обычных поездов; | |
| ej-км t | - расходная ставка на вагоно-/локомотиво-/секцие-километры в пути следования для j-го типа подвижного состава обычных поездов, руб/км; | |
| ej-ч t | - расходная ставка на вагоно-/локомотиво-/секцие-/бригадо-часы для j-го типа подвижного состава обычных поездов, руб/час; | |
| Еи | - уменьшение затрат на содержание инфраструктуры расчетной линии, руб. |
Эксплуатационные расходы, связанные с перевозкой включают в себя затраты на локомотиво-/вагоно-/секцие-километры скоростных поездов, затраты на локомотиво-/вагоно-/секцие-/бригадо-часы скоростных поездов, затраты на амортизацию инфраструктуры скоростной линии и скоростного подвижного состава, дополнительные затраты на локомотиво-/вагоно-/секцие-километры обычных поездов, дополнительные затраты на локомотиво-/вагоно-/секцие-/бригадо-часы обычных поездов, а также дополнительные затраты на содержание инфраструктуры скоростной линии:
(8)
| где | h | - тип подвижного состава скоростных поездов; |
| p | - число типов подвижного состава скоростных поездов; | |
| Пclht | - вагоно-/локомотиво-/секцие-километр в пути следования для h-го типа подвижного состава скоростных поездов; | |
| ПcTht | - вагоно-/локомотиво-/секцие-/бригадо-часы для h-го типа подвижного состава скоростных поездов; | |
| Пljt | - увеличение вагоно-/локомотиво-/секцие-километров в пути следования для j-го типа подвижного состава обычных поездов; | |
| ПТjt | - увеличение вагоно-/локомотиво-/секцие-/бригадо-часов для j-го типа подвижного состава обычных поездов; | |
| ej-км t | - расходная ставка на вагоно-/локомотиво-/секцие-километры в пути следования для j-го типа подвижного состава обычных поездов, руб/км; | |
| ej-ч t | - расходная ставка на вагоно-/локомотиво-/секцие-/бригадо-часы для j-го типа подвижного состава обычных поездов, руб/час; | |
| Nct | - количество скоростных поездов на линии в t-й год, поезд; | |
| Nt | - количество обычных поездов на линии, поезд; | |
| ncост ht | - суммарные остановки скоростных поездов, ост.; | |
| ecост ht | - расходная ставка на 1 остановку скоростного поезда, руб/ост.; | |
| nост jt | - увеличение количества остановок обычных поездов j-го типа, ост.; | |
| eост jt | - расходная ставка на 1 остановку обычного поезда j-го типа, руб/ост.; | |
| Еи | - изменение затрат на содержание инфраструктуры расчетной линии, руб. |
Выявлено, что при выполнении экономических расчетов необходим учет такого, ранее не учитываемого фактора, как возможное сокращение расходов на ремонт пути, относящееся к народнохозяйственным затратам
Капитальные расходы включают в себя расходы на приобретение подвижного состава, реконструкцию существующей линии, строительство дополнительных главных путей и строительство выделенной линии:
(9)
| где | Цcht | - стоимость приобретения единицы h-го типа скоростного подвижного состава, руб.; |
| Крек t | - стоимость реконструкции линии в t-м году, руб.; | |
| Кдоп t | - стоимость строительства дополнительных главных путей линии в t-м году, руб.; | |
| Квыд t | - стоимость строительства выделенной линии в t-м году, руб.; | |
| lрек t | - длина реконструируемой линии в t-м году, км; | |
| lдоп t | - длина строящихся дополнительных главных путей линии в t-м году, км; | |
| lвыд t | - длина строящейся выделенной линии в t-м году, км. |
Таким образом, задача выбора варианта организации скоростных перевозок на выбранном направлении сводится к задаче следующего вида:
Э=f(Д(Аk(Тk),В),Е(В,Nc(Аk(Tk)),N,L),К(В,Аk(Tk),lрек,lдоп,lвыд),Ток)max (10)
при
cj i,jajyi
Nk k,jхj;
Для упрощения итоговых расчетов и возможности учета значительного количества влияющих факторов в работе предлагается использовать модульную систему оценки интегрального эффекта по вариантам. Система обеспечивает индивидуальный, детальный расчет всех показателей, влияющих на интегральный эффект выбранного варианта организации скоростного движения пассажирских поездов на направлении и их взаимную увязку в итоговой форме, выраженной таблицей и (или) графиком.
Основными достоинствами данной системы являются: возможность введения исходных данных в самом начале расчета, индивидуальный расчет каждого влияющего показателя, возможность учета любого влияющего фактора простота ее внедрения в итоговую форму.
Расчет интегрального экономического эффекта по вариантам модульным методом можно производить в любой программной среде, используя именованные последовательности описаний и операторов, такие как процедуры и функции.
В блок функций можно внедрять дополнительные функции, при этом основная программа не меняется. При реализации решения задачи выбора оптимального варианта организации скоростных (высокоскоростных) пассажирских перевозок на направлении с использованием программного продукта, разработанного по данному алгоритму, в «тело» программы помещаются действия суммирования доходов, капитальных и эксплуатационных расходов. Доходы от пассажирских перевозок, экономия средств при том или ином варианте организации скоростных (высокоскоростных) пассажирских перевозок, прочие доходы, капиталовложения в развитие инфраструктуры и закупку подвижного состава, эксплуатационные расходы рассчитываются индивидуально в блоке функций. При этом на каждый показатель отводится отдельная функция. Таким образом, программа сводится лишь к суммированию итоговых значений расчетных функций, что позволяет упростить решение и анализ экономических показателей каждого из вариантов.
Разработан алгоритм для реализации программных решений поставленной задачи и создан функциональный инструмент на базе системы MS Excel В качестве программного блока, служебного блока и функций в приложении MS Office Excel используются отдельные листы рабочей книги. По разработанной методике произведен расчет различных вариантов организации скоростного движения на направлении Центр-Юг.
Согласно приведенной во втором разделе классификации вариантов организации движения скоростных пассажирских поездов на направлении Москва-Адлер (расстояние 1904,6 километров) возможны следующие способы организации скоростного движения на направлении:
1а.1.1а. – организация движения скоростных поездов локомотивной тяги на существующей линии без выноса грузового движения на параллельные направления и без повышения скорости движения грузовых поездов;
1а.1.1б. – организация движения скоростных поездов локомотивной тяги на существующей линии без выноса грузового движения на параллельные направления и с повышением скорости движения грузовых поездов;
1а.1.2. – организация движения скоростных поездов локомотивной тяги на существующей линии при условии выноса грузовых поездов на параллельные направления;
1а.2а.3. – организация движения скоростных поездов локомотивной тяги на существующей линии при условии строительства дополнительных главных путей для движения грузовых поездов;
1а.2б.3. – организация движения скоростных поездов локомотивной тяги на существующей линии при условии строительства дополнительных главных путей для движения пассажирских поездов;
2.2а.3. – организация комбинированного движения скоростных поездов локомотивной тяги и высокоскоростных поездов-экспрессов моторвагонной тяги на существующей линии при условии строительства дополнительных главных путей для движения грузовых поездов;
2.2б.3. – организация комбинированного движения скоростных поездов локомотивной тяги и высокоскоростных поездов-экспрессов моторвагонной тяги на существующей линии при условии строительства дополнительных главных путей для движения пассажирских поездов;
2.3.3. – организация комбинированного движения скоростных поездов локомотивной тяги и высокоскоростных поездов-экспрессов при условии строительства специализированной высокоскоростной магистрали для движения поездов-экспрессов моторвагонной тяги.
По результатам расчетов оптимального варианта организации скоростного движения на направлении Москва-Адлер выявлено, что ранее не учитываемая экономия от уменьшения поездо-часов грузовых и пассажирских поездов составляет около 10,65% от общих расходов на перевозки, а дополнительные расходы на остановки, поездо-часы и поездо-километры пассажирских и грузовых поездов – около 43,4% от общих расходов на перевозки. Экономия от снижения периодичности ремонтов пути с учетом дополнительных затрат на ремонты новых путей линии в варианте 1а.2а.3 составляет около 1,9%. В варианте 2.2б.3 дополнительные затраты на ремонты ВСМ составляют 31,4% от общих затрат, связанных с движением поездов, однако, с учетом экономии от увеличения периодичности ремонта существующей линии, данный показатель составляет 15,7% от общих эксплуатационных затрат.
В четвертой главе рассмотрены особенности расчета оптимального плана формирования и оптимизации графика оборота скоростных и высокоскоростных пассажирских поездов.
Для разработки плана формирования необходимо определиться со скоростями движения пассажирских поездов и композицией составов.
При организации скоростного и высокоскоростного движения поездов максимальная скорость движения на направлении устанавливается, как правило, фиксированная – по условиям технического оснащения линии и характеристикам используемого подвижного состава. Таким образом, по сравнению с обычными пассажирскими поездами, для скоростных и высокоскоростных поездов нет необходимости определять оптимальную скорость движения.
Композиция составов высокоскоростных и скоростных поездов определяется уровнем спроса на различные классы обслуживания и техническими характеристиками направления.
Разработку плана формирования скоростных пассажирских поездов на направлении необходимо выполнять с условием максимального освоения пассажиропотока на данном виде железнодорожного сообщения. Определение оптимальности плана формирования скоростных поездов должно производиться на основе максимизации прибыли от перевозок.
Задача расчета оптимального плана формирования как скоростных, так и обычных пассажирских поездов на направлении может быть сформулирована как:
, (11)
при следующих ограничениях:
| где | T | - расчетный срок окупаемости проекта, лет; |
| t | - расчетный год; | |
| Дt | - суммарные доходы от скоростных перевозок в t-й год, млн. руб./год; | |
| Еt | - суммарные расходы на организацию скоростных перевозок, приведенные к t-му году, млн. руб./год; | |
| е | - норма дисконта. | |
| ani | - количество пассажиров в вагоне i-й категории n-го назначения; | |
| н | - коэффициент населенности; | |
| mвni | - число вагонов i-го типа в составе n-го назначения; | |
| xn | - число составов n-го назначения; | |
| n | - коэффициент, равный 1, если назначение n может освоить пассажиропоток k, равный 0 – в противном случае; | |
| Гk | - густота пассажиропотока k-го участка; | |
| An | - мощность струи пассажиропотока n-го назначения. |
Формулу (11) можно преобразовать как:
, (12)
, (13)
| где | Tni | - стоимость проезда одного пассажира в вагоне i-й категории, n-го назначения, руб.; |
| сn | - расходы на поезд n-го назначения; | |
| m | - число назначений; | |
| j | - число типов вагонов (классов обслуживания). |
Задача линейного программирования решается любым приемлемым математическим методом. Для решения задач на ЭВМ небольшого порядка, с числом переменных менее 100 целесообразно использовать надстройку приложения MS Excel «Поиск решения».
При организации комбинированного движения скоростных и высокоскоростных поездов на направлении в план формирования включаются как прямые струи скоростных пассажирских поездов, так и пересадочные маршруты. Скоростные поезда, как обеспечивающие более высокий уровень комфорта, скорости и сервиса, должны иметь приоритет в распределении пассажиропотока на направлении.
Оптимальный план формирования для варианта организации скоростных перевозок на направлении Москва-Сочи 1а.2б.3 приведен на рис. 2.
| - обычные поезда | - скоростные поезда |
Рис. 2. Оптимальный план формирования скоростных пассажирских поездов на направлении Москва-Сочи.
При рассмотрении графика с комбинированным движением скоростных и высокоскоростных поездов на направлении необходимо включать в план формирования струи высокоскоростных поездов-экспрессов, которые увязываются с соответствующими струями скоростных поездов.
Скоростные и высокоскоростные поезда обращаются на специализированных линиях и проходят техническое обслуживание в специализированных депо. Составы скоростных и высокоскоростных поездов, как правило, не расформировываются, их вагоны и секции не используются при формировании обычных поездов. Все это позволяет рассматривать скоростной или высокоскоростной поезд как единое целое и применять принципы определения оборота составов для пригородных поездов.
Время на нахождение состава в основном и оборотном депо определяется Нормативами для составления графика движения пассажирских поездов и основывается на Типовом технологическом процессе работы пассажирской технической станции.
Таким образом, минимальное время нахождения скоростного поезда локомотивной тяги в основном депо составляет 5 часов 8 минут, скоростного или высокоскоростного поезда моторвагонной тяги – 4 часа 20 минут, минимальное время нахождения скоростного поезда локомотивной тяги в оборотном депо составляет 3 часа 19 минут, скоростного или высокоскоростного поезда моторвагонной тяги – 2 часа 40 минут.
На основании данного графика и информации о поездах на участке можно составить график оборота составов, который должен обеспечивать оптимальное число составов в обороте.
Оптимизация графика оборота скоростных поездов производится посредством составления матриц возможной увязки маршрутов по станциям оборота и дальнейшей их корректировке по условию минимизации количества составов скоростных поездов в обороте.
Для решения данной задачи необходимо построить матрицу возможных увязок составов по номерам маршрутов и, с помощью надстройки MS Excel «Поиск решения» определить оптимальную увязку составов в маршруте, обеспечивающую минимум составов в обороте.
Задача решается исходя из условия:
, (14)
при следующих ограничениях:
tосн tоснн мин.
tоб tобн мин.
| где | nсост | - число составов в обороте; |
| i | - маршрут в графике оборота; | |
| m | - число маршрутов в графике оборота; | |
| tосн | - время нахождения состава в основном депо, мин.; | |
| tоб | - время нахождения состава в оборотном депо, мин.; | |
| tоснн | - нормативное время нахождения состава в основном депо, мин.; | |
| tобн | - нормативное время нахождения состава в оборотном депо, мин.; |
При организации перевозок с использованием скоростных поездов локомотивной тяги и высокоскоростных моторвагонных поездов-экспрессов разрабатывается независимый график оборота для каждого типа поездов.
Заключение.
До настоящего времени не существовало единой, обеспечивающей достаточную точность расчетов, методики определения эффективности различных вариантов организации скоростных пассажирских перевозок на направлении. Существующие методики не в полной мере соответствуют современным экономическим реалиям, условиям, принятым в развитых странах мира, и не охватывают значительное число влияющих факторов, оказывающих большое влияние на конечный результат.
В рамках диссертационной работы получены следующие научные и практические результаты:
- на основе анализа состояния скоростных и высокоскоростных пассажирских перевозок в России и за рубежом разработана классификация вариантов организации скоростных и высокоскоростных перевозок в дальнем сообщении;
- определены дополнительные факторы, существенно влияющие на эффективность организации скоростных и высокоскоростных пассажирских перевозок в дальнем сообщении;
- разработан метод и алгоритм определения сравнительной экономической эффективности вариантов организации скоростных (высокоскоростных) пассажирских перевозок в дальнем сообщении;
- произведены вариантные расчеты сравнительной эффективности различных способов организации скоростного и высокоскоростного движения в дальнем сообщении Центр-Юг;
- разработан метод расчета оптимального плана формирования скоростных и высокоскоростных пассажирских поездов, а также
- выявлены и исследованы особенности составления графика оборота скоростных и высокоскоростных поездов и предложен метод оптимизации увязки составов скоростных и высокоскоростных поездов в обороте.
Основные публикации по теме диссертации:
- Сидраков А.А. Оптимум для конкуренции. // Мир транспорта №3-2008. – М. 2008, с. 94.
- Сидраков А.А. Целесообразность разделения грузового и скоростного пассажирского движения на железнодорожном транспорте. / Современные проблемы управления перевозочным процессом. Повышение качества подготовки специалистов и уровня научных исследований // Труды международной научно-практической конференции. – М.:МИИТ, 2006, с. IV-46.
- Сидраков А.А. Задача переключения грузового движения со скоростных железнодорожных линий на параллельные направления. / Современные проблемы управления перевозочным процессом. Повышение качества подготовки специалистов и уровня научных исследований // Труды международной научно-практической конференции. – М.:МИИТ, 2006, с. IV-50.
- Сидраков А.А. Проблемы совмещения грузового и скоростного пассажирского движения на железнодорожном транспорте. / Транспорт-2007 // Труды Всероссийской научно-практической конференции. – Ростов н/Д.: РГУПС, 2007, с. 89.
- Сидраков А.А. Классификация возможных вариантов организации движения скоростных поездов. / Безопасность движения поездов // Труды научно-практической конференции. – М.:МИИТ, 2009. с, X-29.
- Сидраков А.А. Влияние разделения пассажирского и грузового движения на среднегодовые затраты на ремонт пути. / Неделя науки – 2010 «Наука МИИТа – транспорту» // Труды научно-практической конференции. – М.:МИИТ, 2010, с. VII-12.
Сидраков Александр Андреевич
Организация скоростных пассажирских перевозок в дальнем сообщении (методика, расчеты и внедрение).
Специальность 05.22.08 – организация перевозок и управление на транспорте
Автореферат диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Подписано в печать Усл.-печ.л. – 1,5
Печать офсетная. Бумага для множит. апп. Формат 60Х84 1/16
Тираж 80 экз. Заказ №
Типография МИИТ, 127994, Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9.
