Економіко-математична модель оптимізації числа зон на приміській дільниці

Застосування зонного графіка руху приміських поїздів істотно підвищує якість обслуговування пасажирів, що виявляється в прискоренні їхньої до­ставки і, як наслідок цього, зниження стомлюваності. Цю обставину необхідно обов'язково враховувати в сучасних умовах конкуренції з іншими видами транспорту, яка постійно підсилюється.

Максимальне число приміських зон може відповідати числу станцій, розташованих на приміській дільниці, а мінімальне - одній зоні. Зміна їхньої кількості впливає на якість обслуговування пасажирів. Найменший час очіку­вання поїздів приміського сполучення на головній пасажирській станції буде при наявності тільки однієї зони, тому що відправлення приміських поїздів буде найбільш інтенсивним для всіх пасажирів. Але в такому випадку всі при­міські поїзди будуть слідувати по приміській дільниці з усіма встановленими зупинками, що істотно збільшить час перебування пасажирів у поїздах. Зі збі­льшенням числа зон витрати часу пасажирів на проїзд зменшуються.

Крім наявності цих двох суперечливих факторів, що впливають на якість обслуговування пасажирів і встановлення числа зон, широкий діапазон можливого числа зон дає багато різних варіантів з відмінними величинами екс­плуатаційних і капітальних витрат. Причому одна їхня частина прямо пропор­ційна, а інша - зворотно пропорційна числу зон.

Оптимальний варіант числа приміських зон можна встановити на основі економіко-математичної моделі, що враховує всі види витрат, що залежать від числа зон і забезпечують високу якість обслуговування пасажирів. Ця мо­дель дозволяє по кожному варіанту визначити річні приведені витрати, які включають капіталовкладення в рухомий склад, колійний розвиток і розвиток станційних пристроїв на зонних станціях і головній пасажирській станції, а та­кож експлуатаційні витрати на приміській дільниці [30].

1) Річні приведені витрати в робочий паркпоїздних локомотивів, які залежать від швидкості руху приміських поїздів

 

(9.37)

де - кількість зон на приміській дільниці;

- добова кількість пар приміських поїздів на і-ій зоні.

 

(9.38)

де - добовий приміський пасажиро потік на і-ій зоні;

а - місткість приміського поїзда (для першої зони приймається 1, 5а, тобто допускається слідування 50% пасажирів без місць для сидіння);

α _вик - коефіцієнт використання місткості приміського поїзда;

- час обороту локомотива (состава приміського поїзда) на і-ій зоні

(9.39)

де - довжина і-ій зони, км;

- дільнична швидкість руху приміських поїздів на і-ій зоні, км/год;

- час простою локомотивів (поїздів) на головній і зонній станції і-ї зони, год;

- коефіцієнт, що враховує частку неробочого парку локомотивів ( = 1, 12÷ 1, 15);

- вартість локомотива, грн.

- коефіцієнт, що враховує термін окупності та служби локомотивів – 0, 13 [30]

(9.40)

де - нормативний термін окупності локомотива (при електротязі – мотор вагонів, при дизель-поїздах – дизель-моторних вагонів – 10 років);

- нормативний термін служби локомотива (при електротязі – мотор вагонів, при дизель-поїздах – дизель-моторних вагонів – 30 років);

8760 - кількість годин за рік;

- витратна ставка на 1 локомотиво-годину, що приходиться на ремонт локомотива (при електротязі – мотор вагонів, при дизель-поїздах – дизель-моторних вагонів), пов’язана з їхнім зносом за часом, грн.;

- витратна ставка на одиницю дотичної потужності локомотива (при електротязі – моторвагонів, при дизель-поїздах – дизель-моторних вагонів), що залежить від витрат палива (електроенергії) на власні (службові) потребі і пропорційних цьому витрат на ремонт двигунів і допоміжних установок локомотива, грн./кВт;

- дотична потужність локомотива (при електротязі – моторвагонів, при дизель-поїздах – дизель-моторних вагонів), кВт.

2) Річні приведені витрати в парк пасажирських вагонів у примісько­му русі, що залежать від швидкості руху (при електротязі і дизель-поїздах − на інвентарний парк причіпних вагонів)

(9.41)

де т - число вагонів у приміському поїзді (при електротязі і дизель-поїздах – причіпних вагонів), ваг;

- коефіцієнт, що враховує частку неробочого парку вагонів ( =1, 12);

- вартість вагона, грн.;

- коефіцієнт, що враховує термін окупності та служби вагонів

(9.42)

де - нормативний термін окупності вагона, років;

- нормативний термін служби вагона, років;

- витратна ставка на поточне утримання вагонів, що приходиться на 1 вагоно-годину, грн..

3) Річні витрати на локомотивні бригади і бригади провідників вагонів

(9.43)

де , - витратна ставка погодинної оплати відповідно локомотивної бригади і бригади провідників.

4) Річні енергетичні витрати в обох напрямках приміських поїздів складають

(9.44)

де Р - маса локомотива (при електротязі – моторвагонів, при ди­зель-поїздах – дизель-моторних вагонів), т;

- маса приміського поїзда брутто, т;

- витратна ставка на 1 ткм механічної роботи, грн.;

- основний питомий опір рухомого складу (середньозважений основний питомий опір вагонів і локомотивів); [3], кгс/т.

(9.45)

де - коефіцієнти, отримані дослідним шляхом, що залежить від ходових властивостей і обтічності рухомого складу, потужності і стану верхньої будови колії, [32];

- установлений рівень ходової швидкості на робочій частині профілю, [31], км/год.

- величина еквівалентного ухилу, [30, 32], кгс/м

(9.46)

де - середній ухил на напрямку, щзо складає різницю початкової і кінцевої точок на напрямку (підйом зі знаком „+” і спуск зі знаком „-”);

- додатковий середньозважений опір від кривих і стрілок, [30-32], кгс/т.

(9.47)

де - центральний кут конкретної кривої;

- кількість стрілок.

- питома втрата енергії при гальмуванні, [30], кгс/т

(9.48)

де - втрата потенційної енергії при гальмуванні на кожнім напрямку руху [30]

(9.49)

де - сума гальмувань на розглянутому напрямку;

- значення уклонів, ‰;

- довжина уклонів;

- довжина розглянутої лінії, км.

5) Річні витрати на зупинки приміських поїздів на приміські лінії в обох напрямках (викликаються втратою кінетичної енергії, що гаситься при гальмуванні поїзда на зупинках приміської дільниці)

(9.50)

де - коефіцієнт, що характеризує відношення середньої швидкості очатку гальмування до середньої ходової швидкості на дільниці;

- середньоходова швидкість руху приміських поїздів, км/год;

- середня населеність вагона приміського поїзда, чол.;

- середня відстань між зупиночними пунктами, км.

6) Річні витрати на затримку пасажирів при чеканні ними поїздів при посадці і проїзді їх у поїздах

(9.51)

де - вартість пасажиро-годин, грн..

Для визначення цих витрат пасажиро-години очікування встановлюються по формулі (9.21), пасажиро-години проїзду в поїздах - за формулою (9.6), а загальні пасажиро-години - по формулі (9.22).

7) Річні приведеш витрати на улаштування нових зонних станцій або на реконструкцію діючих (перебудова діючих проміжних станцій у зонні) залежать від виконуваних на них операціях із приміськими поїздами, їхнім обсягом. При реконструкції існуючих станцій і будівництві нових виникає, насамперед, потреба у спорудженні додаткових колій, необхідних для виконанняз приміськими поїздами операцій по1обороту, пунктів технічного обслуговування поїздів. Крім того, на власні пасажирській станції може з'явитися потреба укладання додаткових колій. Ці роботи супроводжуються додатковими витратами на автоматику і телемеханіку, деповські пристрої і пристрої дляекіпірування вагонів. Річні витрати визначаються:

(9.52)

де - вартість спорудження зонної станції або реконструкції існуючої проміжної з урахуванням усіх необхідних улаштувань, грн.;

- коефіцієнт, що враховує термін окупності та служби пристроїв, що споруджуються при будівництві нової зонної станції або реконструкції існуючої

(9.53)

де - нормативний термін окупності нових пристроїв на зонній станції, років;

- нормативний термін служби нових пристроїв на зонній станції, років;

- річні експлуатаційні витрати на зонній станції по різних службах (перевезень, локомотивній, вагонній, колії і сигналізації і зв’язку), що включають зарплату і накладні видатки.

8) Річні експлуатаційні витрати на зонній станції визначаються:

+ + + + (9.54)

де - витрати на заробітну лпату штату відповідних служб: перевезень, локомотивної, вагонної, колії, сигналізації і зв’язку, грн./рік;

- частка накладних витрат на матеріали, запасні частини, ремонт, нові технічні засоби відповідно від річного фонду заробітної плати на зонній станції по службах: перевезень, локомотивній, вагонній, колії, сигналізації і зв'язку.

Депо для обслуговування составів приміських поїздів, як правило,

улаштовується на головній пасажирській станції. Але в деяких випадках по умовах організації руху приміських поїздів виникає необхідність у здійсненні засилання значного числа приміських поїздів на дільницю на початку доби. Тоді з метою скорочення їхнього порожнього пробігу може виявитися доці­льним улаштувати депо на одній із зонних станцій. У таких випадках місце роз­ташування депо встановлюється порівнянням різних варіантів на підставі техніко-економІчних розрахунків.

Використання економіко-математичної моделі, що дає можливість ви­значити витрати, які залежать від числа зон на приміській лінії, дозволяє обґрунтувати найбільш доцільне число зон. Для цього по кожному можливому ва­ріанту розміщення зонних станцій необхідно визначити всі зазначені види ви­трат. Відшукування мінімуму функції витрат від числа приміських зон - суть задачі оптимізації числа зон на будь-якій приміській лінії.