2. Параметры, влияющие на выбор оптимальной среднеходовой скорости движения электропоездов

В условиях текущей эксплуатации на электрифицированных пригородных линиях известны все параметры подвижного состава, что облегчает определе­ние оптимальной скорости. При моторвагонной тяге, в том числе и при обслужи­вании пригородной линии электропоездами, потребная частота движения поездов исходя из заданного пассажиропотока в часы пик и средней вмес­тимости состава

Поскольку ,

Следовательно, потребную вместимость состава можно найти по заданному пассажиропотоку в часы «пик» и наличной или проектируемой пропускной спо­собности участка:

или

Подобные расчеты позволяют предварительно, до определения необходи­мых массы и скорости поезда, выбрать тип моторвагонного подвижного состава. Очевидно, что при мощном пассажиропотоке целесообразно иметь состав поезда значительной вместимости, а при слабом — меньшей. В том и другом случае следует учитывать наличную или проектируемую пропускную способность линии.

Один из важнейших показателей высокого качества обслуживания пас­сажиров в пригородном сообщении — достаточная частота движения поездов. Этот параметр определяет время ожидания их. При малом пассажиропотоке интервал между поездами, как видно из условия (6.34),

Вместе с тем интервал в пакете, характеризующий пропускную способ­ность линии,

где — расчетное расстояние между попутными поездами, м; — участковая скорость движения поездов, км ч.

Приравнивая правые части уравнения (6.35) и (6.36), найдем число вагонов в составе поезда при заданной частоте движения:

Следовательно, как интервал в пакете, так и число вагонов в составе поезда обратно пропорциональны участковой скорости движения пригородных поез­дов. Это значит, что другой важнейший параметр — время нахождения пас­сажиров в поездах. При зонном движении поезда дальних зон проходят значи­тельную часть ближних зон со среднеходовой скоростью. В этом случае

где — время соответственно стоянки, разгона и замедления поезда, мин. Тогда

т. е. число вагонов в поезде зависит от среднеходовой скорости движения пригородных поездов и мощности тяги. Такая связь одновременно определяет выбор подвижного состава в зависимости от пропускной способности пригород­ной линии, технической ее оснащенности. Если линия электрифицирована, то, как правило, целесообразно выбрать электропоезда; при слабом пассажиропо­токе и достаточной пропускной способности можно использовать дизель-поезда или автомотрисы.

3. Зонное движение на пригородных линиях

На пригородных линиях по мере удаления от головной станции А пассажи­ропотоки значительно спадают. Поэтому и возникает необходимость организа­ции зонного движения, когда часть поездов следует до определенных станций, называемых зонными. Часть линии между головной и зонной станциями

называют пригородной зоной. Оборот составов и локомотивов или моторвагон-ных поездов происходит на такой пригородной зоне. Целесообразность зонного движения зависит от мощности пригородного пассажиропотока. Когда суточ­ные размеры движения пригородных поездов невелики (при слабом пассажиро­потоке), зонное движение в большинстве случаев нецелесообразно. Средний интервал между поездами при зонном движении

где Т — рассматриваемый период движения пригородных поездов, например с 5 до 24 ч; — размеры движения пригородных поездов на соответствующей зоне.

Пассажиро-часы ожидания для одной зоны и в одном направлении

для всех зон в одном направлении

и для двух направлений

где — число зон пригородного участка.

На рис. 6.1 показана дальность следования пассажиров до каждой станции пригородного участка.

Пассажиро-часы следования в одном направлении

где — пассажиропоток I, II, ..., n-й зон; — протяженность I, II, ..., n-й зон, км; — участковая скорость, км/ч.

Максимальное число зон равно числу станций на пригородной линии, где происходит спад пригородных пассажиропотоков. Так, для составления эконо­мико-математической модели по диаграмме пригородных пассажиропотоков (см. рие. 6.1) можно принять к₃=6. Такое же число вариантов можно принять для выбора из них оптимального. Годовые приведенные затраты, зависящие от числа зон к3, при среднем расстоянии между зонными станциями 1а и коли­честве поездов на каждой зоне N3 включают следующие расходы.

1. Годовые приведенные затраты на рабочий парк поездных локомотивов:

зона I

зона i

на пригородной линии

где — время простоя локомотивов (составов) на головной и зонной станциях и на остановках на каждой зоне, ч;

N_к — касательная мощность локомотива, кВт; К_л — стоимость локомотива, руб.; — коэффициент, учитывающий сроки окупаемости и службы локомотива; е_рл — расходная ставка на ремонт локомотива, приходящаяся на 1 локомотиво-ч, руб.; ч — расходная ставка затрат топлива или электроэнергии на служебные нужды, руб./кВт.

Выражение в круглых скобках правой части условия (6.47) представляет собой сумму арифметической прогрессии с разностью в единицу и может быть записано как

Так как протяженность пригородной линии /пр=13ка, или

то, подставив значение /3 в условие (6.49), получим

Средние размеры движения поездов на каждой зоне при суточном приго­родном пассажиропотоке А, отправляемом с головной станции в одном направ-

ЛРНИИ

где — коэффициент использования вместимости состава поезда; а — вместимость поезда, пассажиров.

Подставив значения величин из условий (6.51) и (6.52) в условие (6.47), получим годовые приведенные затраты на рабочий парк локомотивов в целом для пригородной линии:

где

— коэффициент — отношение средней скорости начала торможения к среднеходовой скорости.

6. Годовые затраты на ожидание пассажирами поездов и следование в них

где спас.ч —стоимость 1 пассажиро-ч, руб.

7. Годовые приведенные затраты на реконструкцию или устройство новых зонных станций и их содержание

где К_ст — стоимость реконструкции или сооружения новой зонной станции (в том числе устройство путей на собственно пассажирской и технической станциях, авто­матика и телемеханика, деповские устройства и устройства для экипировки вагонов, руб.); — коэффициент, учитывающий сроки окупаемости и службы устройств, соору­жаемых при реконструкции зон или строительстве зонной станции; — годовые расходы на содержание зонной станции, руб.

Экономико-математическая модель, описывающая народнохозяйственные затраты в зависимости от числа зон пригородной линии, имеет вид

Экстремальная задача — отыскание минимума функции народнохозяйст­венных затрат от числа пригородных зон — решается дифференцированием условия (6.64):

или откуда

Порядок определения оптимального числа зон на заданной пригородной линии следующий

Чтобы решить поставленную многовариантную задачу оптимизации числа зон, необходимо определить исходные параметры, входящие в условия (6.53)— (6.64). Вначале необходимо установить размер суточного пассажиропотока и вид подвижного состава (электропоезда, локомотивная тяга и тип вагонов, вместимость пассажиров в поезде). Определить нормы и нормативы, влияющие на число зон: коэффициент вместимости вагонов, который устанавливается путем обследования населенности поездов; протяженность пригородной линии, ее план и профиль, исходя из которых определяется среднеходовая скорость движения пригородных поездов; из ценников (или справочников) установить стоимость подвижного состава (локомотивов, вагонов, электропоездов, дизель-поездов); установить или рассчитать число остановок на пригородной линии и среднее время на каждую остановку с учетом времени на разгон и замедление поездов; определить среднее время простоя состава под оборотом путем анали­за графиков оборота пригородных составов за прошлые годы, включив в 2/об1д время на остановки поездов. Установить капитальные вложения (по справоч­нику) на реконструкцию или устройство зонных станций, а также расходные ставки по оплате локомотивных бригад и проводников, если последние будут обслуживать поезда (например, детский вагон) и др.

После этого задача решается последовательно вплоть до составления эко­номико-математической модели [условие (6.65)1, которая определяет экстре­мум функции.