Список использованных источников. 1. Железнодорожные узлы.. 5

Содержание

1. Железнодорожные узлы……………………………………..5

1.1.Технология работы железнодорожных узлов…………...5

1.2.Типы железнодорожных узлов…………………………...6

1.3.Развитие железнодорожных узлов……………………...26

1.4.Классификация железнодорожных узлов для систем автоматизированного проектирования (САПР)……………27

2. Технико-экономическое обоснование

размещения основных устройств в узле…………..32

2.1.Обоснование необходимости выноса сортировочной и грузовой работ за пределы крупных узлов………………...32

2.2.Экономическая эффективность выноса сортировочной

и грузовой работ за пределы узла………………………….36

2.3.Разработка вариантов схемы узла………………..…….46

2.4.Технико-экономическое обоснование размещения сортировочной станции в узле……………………..……….54

Список использованных источников……..………...59

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Стоимость работ по сооружению и развитию железнодорожных узлов…………………………………………...61

1. Железнодорожные узлы

1.1. Технология работы железнодорожных узлов

Технологический процесс работы железнодорожного узла строится как составная часть технологического процесса транспортного узла в целом с осуществлением операций по обслуживанию транзитных, местных и городских перевозок грузов и пассажиров в узле во взаимодействии нескольких видов транспорта. Технологический процесс представляет комплексно увязанные между собой технологические процессы работы всех станций узла.

Комплексная увязка технологии работы всех станций предусматривает распределение между ними сортировочной и транзитной работы, организацию грузовой работы и пассажирского движения в узле, составление общеузлового графика движения поездов и передач, организацию информации и оперативного планирования работы узла.

Сортировочную работу обычно концентрируют на одной мощной сортировочной станции. Рассредоточение сортировки вагонов между станциями в узле планируется только в случаях недостаточного технического развития основной сортировочной станции или при возникновении больших перепробегов вагонов. При широком применении групповых поездов, требующих частичной переработки, эта работа чаще всего возлагается на основную сортировочную станцию узла.

При разработке технологического процесса грузовой работы в железнодорожном узле предусматривают выбор специализированных грузовых станций, отвечающих требованиям работы узла и удобно располагаемых по отношению к основным грузокорреспондирующим предприятиям и организациям. Погрузка и выгрузка массовых грузов концентрируется на специализированных погрузочно-выгрузочных базах с достаточным оборудованием их средствами комплексной механизации и автоматизации погрузочно-разгрузочных работ. Технология работы отдельных погрузочно-разгрузочных фронтов зависит от максимального объема грузопереработки по прямому варианту «вагон-автомобиль». Работа отдельных видов транспорта увязывается с помощью составления совмещенных контактных графиков.

Пассажирская работа в узле организуется по принципу создания максимальных удобств для местного населения и транзитных пассажиров. В технологии пассажирской работы предусматривается увязка движения железнодорожных поездов и городского пассажирского транспорта. Часто в узлах предусматривается организация объединенных станций, вокзалов и пассажирских касс для нескольких видов транспорта.

1.2. Типы железнодорожных узлов

Узлы с одной станцией образуются в небольших городах, в местах пересечения двух магистральных линий или примыкания одной магистрали к другой. Они сооружаются в большинстве случаев на базе участковой станции, перерабатывающей незначительные вагонопотоки, прибывающие в участковых и сборных поездах, и обслуживающей местную грузовую работу и пассажирское движение, или объединенной станции, совмещающей на одной площадке сортировочную и пассажирскую станции, грузовой район и перерабатывающей, помимо указанных вагонопотоков, сквозные поезда.

Узлы с одной станцией относятся к транзитным узлам, они имеют ряд преимуществ: минимальный штат обслуживающего персонала, минимальные маневровые средства, незначительная, компактная территория для размещения устройств. Недостатки этих узлов: трудности обработки угловых потоков, особенно для тех узлов, где примыкающие линии пересекаются под прямым углом, большая концентрация работы на одной станции, обслуживающей пересекающиеся магистрали.

Оптимальная схема узла с одной станцией должна обеспечивать минимум угловых поездов, одновременную работу устройств, специализированных для примыкающих линий, минимум враждебных пересечений и в случае необходимости сооружение путепроводных развязок. При больших размерах передачи потоков с линии на линию в узлах с одной станцией устраиваются специальные соединительные пути, обеспечивающие продвижение поездов без пересечения маршрутов следования сменяемых локомотивов.

Рис. 1.1. Узел с одной станцией.

Узлы крестообразного типа сложились в пунктах пересечения магистральных линий, имеющих незначительный объем взаимной корреспонденции вагонопотоков (Тула, Пенза, Павелец, Касторная, Невель, Ржев).

Преимущество крестообразных узлов в наличии независимых пересекающихся линий, обеспечивающих минимальные пробеги транзитных поездов. Это особенно важно при наличии больших транзитных парков. Крестообразные узлы удобны также тем, что создается полное рассредоточение движения поездов по отдельным линиям и обеспечивается удобное размещение грузовых станций в стороне от города. Недостаток узлов в некоторой оторванности станций пересекающихся линий друг от друга и необходимости строительства для их связи специальных соединительных линий, значительный перепробег и частично двойная переработка угловых вагонопотоков при передаче с линии на линию, большие затраты на сооружение дублирующих устройств. Неудобство таких узлов состоит также в отсутствии общего для линий пункта остановки пассажирских поездов. Такие узлы эффективны лишь при выраженных транзитных потоках на пересекающихся линиях.

Как правило, в узлах крестообразного типа все работы по формированию и расформированию поездов концентрируются на одной из станций. Это позволяет устранить повторные переработки вагонов и значительно уменьшить расходы на маневровую работу.

В крестообразных узлах с небольшим объемом работы все основные операции (переработка, формирование, обслуживание пассажиров) концентрируются на основной станции магистрали А—Б с большими размерами движения. Эта станция, как правило, крупная участковая или сортировочная. На другой станции узла выполняются в основном операции с транзитными грузовыми и пассажирскими поездами, следующими по этой линии. Часто станция этой линии участковая или промежуточная.

Рис. 1.2. Узел крестообразного типа.

В крестообразных узлах с большой сортировочной работой на основном ходу А—Б сооружается мощная сортировочная станция, имеющая хорошие связи с остальными станциями узла, в том числе с грузовыми. В таких узлах предусматривается нужное число путепроводных развязок и большое число соединительных линий различного назначения. Очень часто развязки угловых соединительных линий приходится проектировать двухпутными. В этом случае следует добиваться более простых решений, обеспечивающих минимальные пробеги поездов и число путепроводов.

Узлы треугольного типа образуются в пунктах слияния трех-четырех магистральных линий, имеющих значительную взаимную корреспонденцию вагонопотоков (Александров, Армавир, Гатчина-Балтийская).

Треугольные узлы имеют большую маневренность, позволяющую перераспределять вагонопотоки по любому из направлений. Такие узлы обладают большой взаимозаменяемостью станций и обеспечивают поворот любого транзитного потока. Недостаток этих узлов — перепробег части перерабатываемого вагонопотока, а в ряде случаев — необходимость сооружения полного комплекса устройств на сливающихся магистралях. Недостатки узлов такого типа состоят также в необходимости дополнительных расходов по содержанию штата и устройств на трех станциях узла.

Выбор числа станций зависит от размеров города и наличия транспортных магистралей, связывающих пассажирские устройства с жилыми районами.

Работа по расформированию и формированию поездов чаще всего концентрируется на одной станции, где располагаются также тяговое хозяйство или экипировочные устройства. Размещение грузовых устройств (грузовая станция или отдельный грузовой район) определяется расположением промышленных предприятий и наличием автомагистралей в городе.

Рис. 1.3. Узел треугольного типа.

В отдельных узлах треугольного типа для обслуживания работы по расформированию-формированию поездов специализируются все три станции. Такое решение вызывает значительные расходы по содержанию устройств узла, требует больших капитальных вложений при развитии всех трех станций и может быть рекомендовано только в случаях, обоснованных технико-экономическими расчетами, при больших размерах движения и переработки.

Узлы с параллельным расположением станций образуются при определенных местных условиях и наличии широкой, но короткой площадки, достаточной для расположения пассажирской и сортировочной станций, например Омск (до сооружения сортировочной станции Московка). Подобные узлы возникают обычно после развития первоначальной объединенной станции, не обеспечивающей на определенном этапе освоение размеров движения, и в связи с увеличением объема выпускаемой продукции предприятиями прилегающего района.

Узлы с параллельным расположением станций обеспечивают хороший пропуск транзитных потоков (прямой пропуск и сортировку) при наличии сортировочной станции с последовательным расположением парков. В узлах такого типа значительно облегчается работа пассажирской станции в связи с отсутствием пропуска через нее грузовых поездов. Улучшаются также и условия обслуживания пассажиров.

Недостатками таких узлов являются трудность размещения сортировочной станции с последовательным расположением парков, сложность и дороговизна полной развязки подходов (при расстоянии между станциями около 1 км и более). Для размещения узла с параллельным расположением парков требуется широкая площадка. В них также трудна связь между районами города, размещенными по разные стороны от железнодорожной линии за пределами пассажирской и сортировочной станций.

Пассажирская станция в таких узлах размещается вблизи основных районов города. Грузовая станция может располагаться между пассажирской и сортировочной или выноситься с помощью путепроводной развязки в промышленные районы (ПР) города. Удаление сортировочной станции увеличивает расходы на городской транспорт и вызывает необходимость строительства специальных автодорог в районе узла.

Узлов с параллельным расположением станций на отечественных дорогах дорогах практически не существует.

Рис. 1.4. Узел с параллельным расположением станций.

Узлы с последовательным расположением станций — это узлы, вытянутые в длину, образуются при особых топографических (в долине реки) или планировочных (крупный город с промышленными предприятиями, размещенными на большом протяжении вдоль железной дороги) условиях развития города и железной дороги (Екатеринбург, Смоленск, Саратов, Уфа, Вологда). Чаще всего в узлах такого типа последовательно располагаются пассажирская и сортировочная станции, связанные с грузовой станцией. При этом подходы железнодорожных линий располагаются в диаметрально противоположных концах узла.

Такие узлы обладают высокой пропускной способностью при сравнительно незначительном путевом развитии и имеют минимальные угловые потоки, обходящие узел по соединительным путям на дальних подходах (100— 200 км). К недостаткам узла следует отнести оторванность станций друг от друга, что вызывает значительные перепробеги подвижного состава и задержки вагонов, необходимость сооружения большого числа путепроводов в местах пересечений железной дороги с городскими магистралями.

Рассматриваемые узлы обслуживают в основном прямые грузовые и пассажирские потоки и местную, грузовую работу. Размещение станций в узле определяется в основном планировкой города и размещением в нем крупных промышленных районов.

Пассажирская станция размещается, как правило, ближе к центральным районам города, чем обеспечивается хорошая связь с городскими магистралями. При значительном протяжении города вдоль железной дороги предусматриваются пассажирские устройства или сооружаются остановочные пункты в районах расположения других станций узла.

Место расположения сортировочной станции определяется с учетом обеспечения оптимальных условий технологического процесса узла при условии возможности выделения достаточной станционной площадки для ее размещения. Намечаемая сортировочная станция должна иметь хорошие связи с крупными промышленными предприятиями экономического района и обеспечивать поточность подачи вагонов. Сортировочная станция размещается на окраине города со стороны тех подходов, откуда прибывает максимальное количество поездов в переработку. Как правило, вся сортировочная работа концентрируется на одной станции.

Грузовая станция в узлах, вытянутых в длину, примыкает к сортировочной станции и располагается вблизи крупных промышленных предприятий. Чаще всего грузовые станции в узлах, вытянутых в длину, располагаются между сортировочной станцией и городом или на его окраине. Эти станции также должны иметь хорошие транспортные связи с основными городскими промышленными районами и сортировочной станцией.

Рис. 1.5. Узел с последовательным расположением станций.

Узлы радиального типа образуются на основе существующих узлов с одной станцией в результате примыкания к ним радиально расходящихся линий, имеющих самостоятельные станции, при больших размерах сортировочной и местной работы и развитых промышленных районах, а также в городах с групповым расселением (Вязьма, Волховстрой, Краснодар).

Конструкция радиальных узлов определяется размерами выполняемой работы, районами размещения промышленных предприятий и числом примыкающих линий.

В узлах радиального типа пассажирское движение обслуживается одной основной станцией. При больших пассажирских потоках и преимущественном развитии селитебной части города в сторону одной из радиальных линий на одной из станций предусматриваются дополнительные пассажирские устройства (реже станция), имеющие хорошую связь с городом.

Сортировочная работа в узлах радиального типа концентрируется на одной основной станции (во многих узлах основная станция — участковая или объединенная). В радиальных узлах с большой местной работой и одной сортировочной станцией очень велика ее загрузка, особенно при наличии в узле нескольких станций выгрузки, расположенных в разных районах: это происходит в связи с необходимостью расформирования всех поездов на сортировочной станции и последующей передачей вагонов на различные станции узла для выгрузки. Снижение загрузки сортировочной станции может быть достигнуто путем постройки специальных соединений для пропуска угловых потоков, строительства дополнительных сортировочных путей, создания обходов для пропуска транзитных поездов, минуя станцию.

Для сокращения пробегов местных вагонов, прибывающих со смежных направлений, в ряде случаев в радиальных узлах сооружается дополнительная сортировочная станция или изменяется специализация работы станций, располагаемых на подходах, с таким расчетом, чтобы они подбирали вагонопотоки в адреса пунктов, расположенных до сортировочной станции.

Местная грузовая работа в узлах радиального типа концентрируется в основном на станциях, расположенных на радиальных линиях, где сосредоточено максимальное количество подъездных путей, обслуживающих крупные промышленные предприятия. На одной или нескольких станциях узла сооружаются грузовые районы, имеющие удобную связь с городом.

Узлы радиального типа обладают значительной пропускной способностью и легко переустраиваются в полукольцевые и кольцевые. Недостатки таких узлов: трудность развития основной станции, расположенной среди городских застроек: значительный перепробег местных вагонов, совершаемый после расформирования (на основной станции) при передвижении на станцию выгрузки; трудность пропуска углового потока; необходимость пропуска всех транзитных поездов через основную станцию.

Рис. 1.6. Узел радиального типа.

Узлы тупикового типа образуются обычно в конечных пунктах магистральных линий, определенных территориальными (граница) или топографическими (водные преграды) условиями, где зарождается и погашается движение грузовых и пассажирских поездов, для обслуживания которых необходимо иметь несколько специализированных станций (Владивосток).

Пассажирские станции в таких узлах располагаются вблизи центральной части города и имеют хорошую связь с ним. В случае продолжения линии железной дороги тупиковая станция, как правило, не может быть использована для работы и приходится сооружать новую пассажирскую станцию на продолжении линии. В таких узлах целесообразно заранее предусматривать возможность перспективной реконструкции и располагать станции в местах, которые обеспечат минимальные затраты и возможность их переустройства.

Грузовая работа узлов тупикового типа в основном состоит в обслуживании грузового района и подъездных путей, располагаемых в черте города. Для сортировочной работы с местными грузами предусматривается одна станция.

Рис. 1.7. Узел тупикового типа.

Кольцевые узлы образуются в пунктах слияния большого числа магистральных линий, связываемых между собой окружной дорогой, идущей в обход города. Кольцевые узлы возникают при большом объеме взаимной корреспонденции транзитного и местного грузопотоков. Такие узлы создаются постепенно из узлов других типов путем последовательного развития отдельных станций и соединения сходящихся линий (Брюссель, Вена, Прага). Некоторые узлы проектировались и строились сразу кольцевого типа (Москва, Париж).

Кольцевые узлы обеспечивают высокую пропускную способность и большую маневренность и дают возможность пропускать поезда с одной линии на другую без угловых заездов. К недостаткам кольцевых узлов следует отнести значительный пробег и простой подвижного состава при передачах вагонов между отдельными направлениями и определенные трудности для дальнейшего развития города. Узлы кольцевого типа имеют обычно несколько специализированных станций: пассажирских, сортировочных и грузовых, месторасположение и число которых определяются планировкой и размещением города, объемом и структурой работы, топографией местности. В зависимости от категории города кольцевые узлы подразделяются на обычные и узлы особо крупных городов (свыше 3 млн. жителей).

Рис. 1.8. Кольцевой узел.

Для обычных кольцевых узлов характерно наличие одной окружной дороги (без соединений внутри кольца), пропускающей пассажирские и грузовые поезда. При небольших объемах работы в таких узлах строится одна сортировочная станция, расположенная на кольце. Однако для сокращения пробегов вагонов в ряде случаев проектируется вторая сортировочная станция. При больших объемах работы предусматривают строительство двух и более сортировочных станций, размещенных на подходах к узлу за пределами города. Каждая из станций обслуживает два-три направления, что вызывает большой перепробег вагонов, прибывающих в узел с линий, не имеющих своих станций.

Рис. 1.9. Московский узел.

Грузовые станции в узле размещаются на кольце или ответвлениях от него.

Пассажирские станции в кольцевых узлах располагаются также на кольце и развиваются по сквозным схемам.

Сортировочные станции в развитых кольцевых узлах могут размещаться внутри малого кольца, с его внешней стороны, на подходах линий к большому кольцу и на самом большом кольце.

Радиально-полукольцевые узлы часто образуются при наличии естественного препятствия, мешающего сооружению полного кольца. Радиально-полукольцевые узлы можно разделить на обычные и узлы особо крупных городов. Различие этих узлов состоит в объемах выполняемой работы и типах городов, которые они обслуживают.

К обычным узлам такого типа можно отнести Лиссабон, где море ограничивает развитие в кольцевой узел, Челябинск, Новосибирск, каждый из которых работает как этап развития запроектированного узла кольцевого типа. Узлы такого типа имеют обычно глубокие тупиковые вводы в город, где размещены пассажирские и грузовые станции. В узлах такого типа имеется полукольцо, как правило, располагаемое за пределами жилых районов города. Полукольцевая линия имеет хорошие связи с прилегающими направлениями, а также с устройствами речного или морского порта (станциями и причалами). Сортировочные станции в таких узлах размещаются чаще всего на подходах к полукольцу, реже на самом полукольце. Как правило, в таких узлах сооружается несколько сортировочных станций, обслуживающих каждая несколько направлений. Грузовые станции и станции, обслуживающие промышленные районы и порт, чаще всего располагаются на полукольце. В ряде случаев грузовые станции в таких узлах оказываются на территории центральной части города и требуют переноса их к промышленным районам и базам.

Рис. 1.10. Радиально-полукольцевой узел.

В радиально-полукольцевых узлах в целом ряде случаев имеются внутригородские диаметры, связывающие противоположные подходы к узлу с основной пассажирской станцией (Амстердам, Копенгаген). В узлах такого типа, обслуживающих особо крупные города, очень велика загрузка тупиковых пассажирских станций. С этой целью сооружаются новые станции, чаще всего сквозного типа. Примером может служить новая пассажирская станция Санкт-Петербург-Ладожский, запроектированная на месте грузовой станции Дача Долгорукова. На новую станцию намечается передать со станции Санкт-Петербург-Финляндский пригородное движение Приозерского, а затем Ириновского направлений, а со станции Санкт-Петербург-Пассажирский-Московский — дальнее пассажирское движение северных и восточных направлений. Новая станция значительно разгрузит существующие станции узла. Она будет хорошо связана с полукольцом, которое используется для пригородно-городского движения.

Рис. 1.11. Ленинградский узел.

Узлы комбинированного типа возникают в результате поэтапного развития узлов более простых схем: последовательного развития существующих узлов в связи с примыканием новых магистральных линий или строительства новых элементов (станций, соединительных путей, путепроводных развязок), совершенствования схемы узла.

Схемы комбинированных узлов определяются конкретными условиями: рельефом местности, застройкой города, размещением промышленных предприятий и характером вагонопотоков. Чаще всего комбинированный узел складывается из сочетания узлов с последовательным расположением станций, крестообразных, треугольных и др. Комбинированные узлы обеспечивают высокую маневренность, поточность передвижения подвижного состава по кратчайшим маршрутам. Комбинированными следует считать те узлы, у которых нечетко выражены свойства и особенности основных элементов разных типов узлов, входящих в общую комбинацию. Известны две основные группы наиболее характерных узлов комбинированного типа: узлы с параллельными ходами и узлы, расположенные по берегам крупных рек.

Узлы с параллельными ходами образуются из узлов с последовательным расположением станций в случае изменения специализации их линий, создания новых ходов и переустройства станций. Часто, когда узел с одной станцией не обеспечивает достаточной пропускной способности, в таком узле устраивается новый ход для обслуживания грузового движения и промышленного района города, а старый ход специализируется для пассажирского движения. На новом ходе сооружается для этого сортировочная станция, а существующая объединенная станция перестраивается в пассажирскую станцию узла.

Узлы комбинированного типа на берегах крупных рек возникают при наличии на обоих берегах реки крупных промышленных и селитебных районов.

Рис. 1.12. Узел комбинированного типа с параллельными ходами.

Рис. 1.13. Узел комбинированного типа на берегу крупной реки.

Промышленные железнодорожные узлы обслуживают предприятия, на- ходящиеся на полигоне промышленного района. Для них проектируются специальные железнодорожные устройства, образующие в комплексе промышленный железнодорожный узел, являющийся составной частью транс портного узла.

В состав промышленного железнодорожного узла входят: подъездные пути, связывающие предприятия со станцией примыкания, находящейся на магистральной линии ОАО «РЖД»; станции различного назначения, обслуживающие производственные предприятия и выполняющие также операции по формированию поездов на сеть ОАО «РЖД»; соединительные пути между отдельными промышленными станциями; внутризаводские и внутрицеховые пути. Помимо этого, к устройствам промышленного узла могут относиться устройства автомобильного, конвейерного, подвесного и трубопроводного транспорта.

Для обслуживания промышленных предприятий района узел имеет развитую сеть железных дорог, куда входят пути общего пользования, подъездные и внутризаводские пути с соответствующими станциями. Взаимное размещение железнодорожных станций и промышленных предприятий осуществляется обычно последовательно по отношению друг к другу или параллельно. Выбор схемы зависит от системы подачи вагонов со станции на предприятие (локомотивом вперед, вагонами вперед). В ряде случаев при больших вагонооборотах могут применяться кольцевые схемы примыканий, когда предприятия соединены со станцией двумя путями в разных горловинах.

Промышленные узлы разделяются на узлы добывающей и обрабатывающей промышленности.

Схемы узлов добывающей промышленности определяются размерами полигонов, в пределах которых проводится разработка и добыча полезных ископаемых. Поэтому часто такие узлы занимают большую территорию, имеют разветвленную сеть подъездных путей и значительное число специализированных станций (погрузочные, сборочно-сортировочные, обслуживающие обогатительные фабрики и др.). В некоторых случаях в пределах полигона сооружаются пассажирские станции.

Схемы узлов обрабатывающей промышленности более компактны. Такие узлы бывают тупикового или сквозного типа.

На промышленные железнодорожные узлы добывающей промышленности прибывают большие порожние вагонопотоки, загружаемые в узле. В обрабатывающей промышленности типичны массовые поступления вагонов, груженных сырьем и, как правило, в маршрутах, и частые отправления порожняка, так как обратные потоки вагонов с продукцией предприятий значительно меньше.

В состав тупикового узла обрабатывающей промышленности входят: одна станция примыкания, находящаяся на сети ОАО «РЖД», через которую поступает сырье и отправляется готовая продукция; одна сортировочная станция, где расформировываются поезда-передачи, поступающие с сети ОАО «РЖД», и формируются подачи на заводские станции и поезда-передачи на сеть ОАО «РЖД»; заводские станции, обслуживающие производственные цеха.

Узел сквозного типа включает две станции примыкания (основную и вспомогательную), сортировочные станции и станции, обслуживающие производственные объекты.

Узлы обрабатывающей промышленности, как правило, сооружаются сквозными или кольцевыми.

Рис. 1.14. Промышленный железнодорожный узел тупикового типа.

Рис. 1.15. Промышленный железнодорожный узел сквозного типа.

1.3. Развитие железнодорожных узлов

Железнодорожные узлы должны развиваться в строгом соответствии с генеральной схемой, разработанной на научной основе.

Схемы и технико-экономическое обоснование (ТЭО) развития железнодорожных узлов должны выполняться комплексно, в тесной увязке с перспективными планами развития городов, промышленных районов и всех видов транспорта как составных частей единой транспортной системы, т. е. быть частью научно обоснованных генеральных схем развития транспортных узлов.

Взаимное расположение станций, подходов главных и соединительных путей и обходов должно быть решено с учетом перспективы роста прилегающих населенных пунктов, промышленных предприятий и сооружений других видов транспорта, соблюдения экономических, технических, архитектурно-планировочных и санитарно-гигиенических требований, удобств населения обслуживаемого узлом района и экологических требований.

В генеральной схеме развития узла особенно тщательно должны быть проработаны рекомендации по охране окружающей среды, включающие бережное отношение к природным ресурсам, минимальное использование земель и угодий, ценных для других отраслей хозяйства, отдыха населения и дальнейшего развития жилищного строительства. В проектных схемах развития железнодорожных узлов предусматривают возможность включения их в автоматизированную систему управления железнодорожным транспортом. При проектировании железнодорожных узлов необходимо руководствоваться следующими принципами: общая эффективность, комплексная оптимизация, концентрация, децентрализация, специализация, сохранение равновесия и пропорциональности развития отдельных элементов и подсистем узла и т. д.

Принцип концентрации — один из главных принципов при разработке генеральной схемы, в значительной мере определяющий направление развития узла. Он предусматривает концентрацию операций на меньшем числе станций узла; объединение станций, обслуживающих промышленные предприятия; создание базовых механизированных складов и др.

1.4. Классификация железнодорожных узлов для систем автоматизированного проектирования (САПР)

Железнодорожные узлы классифицируют следующим образом:

- по характеру эксплуатационной работы;

- по географическому положению;

- по численности населения;

- по характеру производительных сил прилегающего района;

- по схеме размещения основных устройств (геометрическому очертанию);

- по системе управления.

По характеру эксплуатационной работы различают узлы:

- транзитные с небольшим объемом сортировочной работы без тягового обслуживания (проходные);

- транзитные с небольшим объемом работы с тяговым обслуживанием;

- с большой местной работой и наличием транзитных перевозок;

- только с местной работой (конечные);

- перевалочные, совершающие перевалочные операции с водных видов транспорта на железнодорожный и обратно;

- перегрузочные, совершающие перегрузочные операции с одной колеи на другую;

- промышленные, обслуживающие крупные промышленные районы.

По географическому положению:

- сухопутные;

- прибрежные морские;

- прибрежные речные.

Также железнодорожные узлы различаются по численности населения (малые, средние, крупные)с и характеру производительных сил (расположением в районах с местной, добывающей и обрабатывающей промышленностью).

В Российской Федерации насчитывается более 500 узлов, в т.ч. 26 крупных. За крупный узел принято считать узел с 4-мя и более подходами.

По количеству подходов крупные узлы Российской Федерации можно расположить в следующем порядке:

Московский (10 подходов); Свердловский (7 подходов); Брянский (6 подходов); Куйбышевский (6 подходов); Ленинградский (6 подходов); Лихая (6 подходов); Орловский (6 подходов); Смоленский (6 подходов); Барнаульский (5 подходов); Волгоградский (5 подходов); Омский (5 подходов); Ростовский (5 подходов); Челябинский (5 подходов); Грязи (4 подхода); Калининградский (4 подхода); Казанский (4 подхода); Кировский (4 подхода); Нижний Новгород-Московский (4 подхода); Новокузнецкий (4 подхода); Новосибирский (4 подхода); Пермский (4 подхода); Саратовский (4 подхода); Узловая (4 подхода); Уссурийский (4 подхода); Уфимский (4 подхода); Ярославский (4 подхода).

В целях определения основных характеристик железнодорожных узлов целесообразно формировать персональный код для каждого узла, состоящий из 7 чисел:

1-ое число - тип узла (1 – с одной станцией; 2 – крестообразный; 3 – треугольный; 4 – с параллельным расположением станций; 5 – с последовательным расположением станций; 6 – радиальный; 7 – кольцевой; 8 - полукольцевой; 9 – тупиковый; 10 - комбинированный);

2-ое число - количество подходов к узлу;

3-е число - количество сортировочных станций в узле;

4-ое число - наличие грузовых станций в узле (0 – наличие портовых станций; 1 – наличие станций общего пользования; 2 – наличие специализированных станций; 3 – наличие перегрузочных станций в узле). Поскольку в одном узле могут находиться одновременно несколько видов грузовых станций, этот показатель может состоять из нескольких цифр, соединенных знаком “+”;

5-ое число - наличие скоростного движения в узле (0 – в узле отсутствует скоростное движение; 1 – в узле имеется скоростное движение; 2 – в узле имеется высокоскоростное движение);

6-ое число - количество населения в крупных городах узла (1 – до 1 млн. человек; 2 – от 1 млн. до 2 млн. человек; 3 – от 2 млн. до 3 млн. человек; 4 – от 3 млн. до 4 млн.; 5 – от 4 млн. до 5 млн.; 6 – свыше 5 млн. человек);

7-ое число – наличие диаметра в узле, соединяющего различные подходы железнодорожных линий между собой (0 – в узле отсутствует диаметр; 1 – в узле имеется диаметр).

Пример классификации железнодорожных узлов:

Московский (7 – 10 – 6 – 0+1+2 – 1 – 6 – 1)

Ленинградский (8 – 6 –2 – 0+1+2+3 – 1 – 5 – 1)

Смоленский (2 – 6 – 1 – 1+2 – 0 – 1 – 0)

Узловая (8 – 4 – 1 – 1+2 – 0 – 1 – 0)

Орел (8 – 6 – 1 – 1+2 – 0 – 1 – 0)

Брянский (2 – 6 – 1 – 1+2 – 0 – 1 – 0)

Калининградский (9 – 4 – 1 – 0+1+2+3 – 0 – 1 – 1)

Тем самым, на территории Российской Федерации насчитывается 6 крестообразных узлов, 2 узла треугольного типа, 1 радиальный узел, 1 тупиковый, 1 кольцевой, 8 полукольцевых и 7 комбинированных.

Установлено, что только 5 из 26 крупных узлов имеют более 1 сортировочной станции. А именно:

1) Московский узел (10 подходов) имеет 6 сортировочных станций: Бекасово, Орехово-Зуево, Люблино, Перово, Лосиноостровская, Ховрино);

2) Ленинградский узел (6 подходов) имеет 2 сортировочные станции: Санкт-Петербург-Сортировочный-Московский, Шушары);

3) Куйбышевский узел (6 подходов) имеет 2 сортировочные станции: Кинель, Сызрань-1);

4) Омский узел (5 подходов) имеет 2 сортировочные станции: Московка, Входная);

5) Челябинский узел (4 подхода) имеет 2 сортировочные станции: Челябинск-Главный, Челябинск-Южный).

15 узлов Российской Федерации имеют портовые станции, лишь 2 узла имеют путевую развязку, позволяющую пропускать скоростные поезда. Только Московский узел имеет население более 5 млн. человек, большая же часть узлов имеет население в пределах до 1 млн. человек.

Для сравнения с узлами Российской Федерации ниже рассмотрено несколько зарубежных крупнейших узлов и составлен аналогичный персональный код для каждого из них. За критерии важности приняты объемы работы, количество путей сортировочного парка, наличие дополнительных сортировочных устройств, наличие международных перевозок.

Крупнейшими железнодорожными узлами Европы являются – Парижский, Берлинский, Кёльнский, Франкфурт-на-Майне, Мюнхенский, Венский, Варшавский, Швейцарский; узлами Азии – Токийский, Осака, Бомбейский, Калькуттский, Шанхайский, Пекинский; США – Чикагский, Нью-Йоркский, Филадельфийский.

1) Кёльнский (10 – 5 – 5 – 0+1+2 – 1 – 1 – 1) – 5 сортировочных станций: Эренфелд, Мангейм, Калк, Дьютс Ост, Гремберг;

2) Парижский узел (7 – 16 – 6 – 1+2 – 1+2 – 3 – 1) – 6 сортировочных станций: Трап, Ашер, Ле Бурже, Вер, Жювизи, Вильнев-Сен-Жорж;

3) Нюрнбергский (8 – 7 – 2 – 1+2 – 2 – 1 – 1) – 2 сортировочные станции: Нюрнберг, Фурт;

4) Пражский (9 – 7 – 2 – 0+1+2 – 1 – 2 – 1) – 2 сортировочные станции: Либен, Вршовице;

5) Брюссельский (7 – 6 – 1 – 1+2 – 2 – 1 – 1) – 1 сортировочная станция: Схарбек-Сортировочный;

6) Берлинский (8 – 14 – 6 – 1+2 – 2 – 4 – 1) – 1 сортировочная станция: Зеддин, Грюнау, Шпандау, Вустермарк, Панков, Вильхайде;

7) Венский (7 – 10 – 3 – 0+1+2 – 1+2 – 2 – 1) – 3 сортировочные станции: Штадлау, Юберганг, Кляйн-швехат;

8) Миланский (6 – 7 – 2 – 1+2 – 2 – 2 – 1) – 2 сортировочные станции: Смистаменто, Новате Миланесе;

9) Будапештский (2 – 7 – 3 – 1+2 – 1 – 2 – 1) – 3 сортировочные станции: Ференцварош, Ракож-Сортировочный, Ракож.

Предложенная классификация дает возможность однозначно характеризовать узлы и использовать эту информацию в дальнейшем для автоматического проектирования узлов, разработки предложений по развитию железнодорожных узлов и поиска возможностей увеличения их пропускной и перерабатывающей способности. Классификатор может применяться в целях наглядного представления всех характеристик каждого железнодорожного узла в отдельности.

2. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗМЕЩЕНИЯ ОСНОВНЫХ УСТРОЙСТВ В УЗЛЕ

2.1. Обоснование необходимости выноса грузовой и сортировочной работы за пределы крупных узлов

Крупные мегаполисы, такие как Москва, Санкт-Петербург и др., столкнулись с проблемой нехватки мощности на существующих станционных территориях и отсутствия возможности расширения, что неизбежно ведет к необходимости выноса работы с городских станций за пределы города. Если станция не справляется с заданными объемами, если на перспективу ожидается лишь дальнейшее увеличение вагонопотока, а территории для развития не хватает, то совершенно очевидно нужно подбирать предузловую станцию для переноса на нее всей или части работы. В этих условиях первоочередным является вопрос выбора этой предузловой станции. Кроме того, что она должна соответствовать современным требованиям и нормам, выбор ее еще и должен быть обоснован экономически.

Экономическая составляющая играет определяющую роль в железнодорожных проектах. Целью любого принимаемого решения, любой инновации является именно денежный показатель, а так как в последнее время остро встала проблема выноса сортировочной и грузовой работы за пределы крупных городов, то найти наиболее точную систему определения целесообразности тех или иных изменений работы в узлах, является важнейшей задачей для исследований.

Чаще всего при выносе сортировочной и грузовой работы за пределы крупных узлов принимаются ”приказные методы” (решения принимаются без должной экономической обоснованности), что, конечно же, уменьшает возможность достижения эффекта, который может быть получен при детальном анализе вариантов. В связи с этим ниже предложена методика экономической оценки выноса грузовой и сортировочной работы за пределы крупных узлов.

Основной упор при подсчетах экономической выгоды от выноса работы за пределы крупного узла, несомненно, следует делать на стоимость земли. Стоимость земельных участков мегаполиса значительно (иногда в тысячи раз) превышает стоимость земли в пригороде. Таким образом, освобождая станционные площадки в пределах города и выкупая участки в области (при строительстве новой станции “с нуля”), мы имеем довольно ощутимую разницу.

> , соответственно - = , (2.1.)

– стоимость земельных участков мегаполиса;

– стоимость земельных участков области;

– экономия капитальных вложений за счет разницы стоимостей земли.

Разумеется, более дешево и менее трудоемко будет использовать существующую станцию и путем модернизации довести ее до уровня современной сортировочной станции, тем самым сводя к нулю (или по крайней мере значительно уменьшая) затраты на приобретение земли.

Немаловажным стимулом строительства новых комплексов должна являться возможность внедрения логистических новшеств и перехода к новым, более удобным схемам работы станций. Большинство существующих станций имеют традиционные схемы работы, и введение новшеств на них значительно затрудняется отсутствием достаточной емкости путевого развития. В таких случаях значительно эффективнее будет построить новую станцию и спроектировать логистические цепи заранее, выстраивая объекты станции на перспективу, в соответствии с новейшими нормами и требованиями логистики. Другими словами, именно при строительстве новых терминально-логистических центров, новых сортировочных и грузовых станций возникает возможность создавать оптимальные условия для работы.

Практика работы зарубежных и российских станций показывает, что концентрация переработки местных вагонов на сортировочных станциях и увеличение маневровой работы с местным грузом является причиной ухудшения работы сортировочных станций, что ведет к простою транзитных поездов и острой нехватке путей сортировочных парков. Для ликвидации подобных ситуаций следует делать горки отдельно для местной работы или же сортировочно-группировочные парки для детальной подборки вагонов по фронтам погрузки-выгрузки. Сортировочно-группировочные парки удобнее делать на подходах к крупным узлам, что является еще одним стимулом для переустройства предузловых станций.

Также немаловажную роль в вопросах выноса грузовой и сортировочной работы за пределы городов играет пригородный пассажиропоток. Для обеспечения работы крупной сортировочной станции в смену требуется не менее 300 человек, включая логистический центр. Со строительством станции на подходе к городу уменьшится поток людей, направляющихся утром в город, а вечером из города (часы наибольших “пробок” и скопления людей), то есть часть работников будет ехать из города в область, а другая часть может быть нанята прямо из области. Таким образом, будет разгружен транспорт в так называемые “часы пик”. Если рассматривать вопрос еще дальше, то из-за изменения направления потока пассажиров, появится возможность корректировать график движения поездов, к примеру, убрав из него нитку одного пригородного электропоезда (если подобные решения не имеют смысла в особо крупных городах, таких как Москва, то в небольших городах с относительно небольшим пассажиропотоком данное решение может быть очень эффективно). Немаловажным плюсом является еще и снижение заполненности пригородных поездов, что значительно улучшает условия проезда пассажиров и комфортабельность перевозок.

Поскольку в последнее время набирает силу высокоскоростное движение (к 2018 году будет построена высокоскоростная линия Москва-Санкт-Петербург), то появится возможность использовать пути, оставляемые на закрываемых станциях в пределах города (путем строительства специального ремонтно-экипировочного депо для работы с высокоскоростными поездами). К примеру, можно будет устроить стоянку высокоскоростных поездов на путях станции, работу с которой выносим за город, тем самым экономя на пробеге до станций техобслуживания, чаще всего находящихся за чертой крупных городов (подобное решение собираются принять на путях переустраиваемой в терминально-логистический центр станции Ховрино).

При строительстве терминально-логистических центров на подходе к крупным узлам появляется возможность более тесного взаимодействия железнодорожного и автомобильного транспортов.

Поскольку современные тенденции направлены на вынос промышленного производства за пределы города (в самих же городах стараются осуществлять непосредственное обслуживание клиентов) - вынос грузовой и сортировочной работы на предузловую станцию лишь ускорит доставку грузов получателю. Кроме того, облегчается движение автотранспорта в пределах мегаполиса.

Таким образом, выше перечислены дополнительные показатели, на которые повлияет перенос работы с городской станции за город. Руководствуясь экономическими эффектами, в которых могут быть выражены все эти показатели, можно сделать вывод о целесообразности выноса грузовой и сортировочной работы за пределы крупных городов.

2.2. Экономическая эффективность выноса сортировочной и грузовой работ за пределы узла

После выбора станции, работу с которой необходимо выносить за пределы города, возникает вопрос о том, на какую из существующих станций на подходе к городу её перенести. Вопросы о выборе станции для выноса на неё грузовой и сортировочной работы решаются сравнением вариантов.

Поскольку в процессе выноса работы за пределы крупного города мы имеем дело с разновременными затратами и эффектом (капитальные вложения могут осуществляться в разное время, поэтапно), необходимо приводить их к одному моменту времени, к одному знаменателю. В этом случае целесообразно использовать экономический показатель ЧДД (чистый дисконтированный доход), определяемый как сумма текущих эффектов за весь расчетный период, приведенная с учетом фактора времени (дисконтирования) к начальному году, или как превышение интегральных результатов над интегральными затратами.

Дадим определения всем участвующим в оценке вариантов показателям (учитывая как прямые так и косвенные эффекты):

– эксплуатационные расходы существующей станции, работа с которой выносится за пределы узла;

, – доход от сдачи освобождаемой территории станции, с которой переносится работа за пределы узла, в аренду и частичной продажи соответственно;

– затраты, связанные с занятием территории под строительство новой станции за пределами города;

– затраты, связанные с освобождением территории ранее занимаемой станцией, работа которой переносится за пределы узла;

– затраты на строительство новой станции;

– затраты, связанные с эксплуатацией новой станции;

– капитальные вложения в строительство сортировочно-группировочного парка (затраты на СГП выделяются отдельно от , так как строительству сортировочно-группировочного парка следует уделить особое внимание);

– эксплуатационные расходы на содержание сортировочно-группировочного парка;

– экономия, связанная с уменьшением простоя транзитных поездов на новой станции, учитывая наличие сортировочно-группировочного парка для детальной подборки вагонов по фронтам погрузки-выгрузки;

– экономия, связанная с уменьшением задержки грузовых поездов в часы интенсивного пригородного движения. Поскольку при нахождении станции за пределами крупного узла несколько уменьшается поток пассажиров (работников станции и обслуживающего персонала), следующих из центра на предузловую станцию (в отличие от стандартной схемы, когда рабочие едут в город из пригорода), таким образом, создается возможность уменьшить интенсивность движения, убрав одну нитку пригородных поездов;

– экономия, связанная с уменьшением затрат на отстой высокоскоростных поездов (на высвобождающихся путях станции, работу которой выносим за пределы города, предполагается сделать стоянку высокоскоростных поездов);

– экономия, связанная с уменьшением расстояния следования грузовых поездов до сортировочной станции;

– эффект, связанный с улучшением экологической ситуации в черте города. (Стоит отметить, что при освобождении станционной территории происходит значительное улучшение городской экологии. Вместе со станцией исчезнет загазованность, грязь, выбросы различного вида топлива, в том числе мазута, и т.д. Кроме того, исследования показали, что, в приближенных к крупным станциям территориях, уровень заболеваний на 30-40% выше среднего показателя. Другими словами, убрав грузовую или сортировочную станцию из обширно заселенного мегаполиса, сократятся расходы на здравоохранение и лекарственные препараты.)

Рассмотрим каждый их этих показателей отдельно:

1) – эксплуатационные расходы существующей станции, работа с которой выносится за пределы узла – значение этого параметра известно.

2) , – доход от сдачи освобождаемой территории станции, с которой переносится работа за пределы узла, в аренду и частичной продажи соответственно:

= , (2.2)

где – стоимость аренды 1 гектара земли данного района местности, руб./га;

– площадь сдаваемой в аренду территории, га.

= , (2.3)

где – стоимость 1 гектара земли данного района местности, руб./га;

– площадь территории под продажу, га.

3) – затраты, связанные с занятием территории под строительство новой станции за пределами города:

= , (2.4)

где – стоимость 1 гектара земли данного района области, руб./га;

– площадь необходимой территории, га.

4) – затраты, связанные с освобождением территории ранее занимаемой станцией, работа которой переносится за пределы узла:

= , (2.5)

где – длина разбираемых путей, км;

– стоимость разборки 1 км пути, руб. /км;

– общее количество типов вспомогательных станционных устройств (светофоры, предельные столбики и т.д.);

– почасовая заработная плата 1 рабочего, руб./ч;

– время, затрачиваемое на разборку одного станционного устройства данного типа, ч.;

– количество станционных устройств данного типа.

5) – капитальные затраты на строительство новой станции:

= , (2.6)

где – капитальные затраты на подготовку территории строительства, руб.;

– капитальные затраты на сооружение земляного полотна, руб.;

– капитальные затраты на строительство искусственных сооружений, руб.;

– капитальные затраты на укладку главных путей, приемо-отправочных и прочих путей, руб.;

– капитальные затраты на укладку стрелочных переводов, руб.;

– капитальные затраты на электрификацию, руб.;

– капитальные вложения на средства СЦБ и связи (в том числе строительство зданий СЦБ и связи), руб.;

– капитальные вложения на установку замедлителей, руб.;

– капитальные затраты на сооружение и автоматизацию сортировочной горки, руб.;

– капитальные затраты на сооружение зданий и сооружений производственных и служебных, руб.;

– капитальные вложения на строительство зданий грузового хозяйства, руб.;

– капитальные вложения на здания и сооружение локомотивного хозяйства, руб.;

- капитальные вложения на здания и сооружение вагонного хозяйства, руб.;

– капитальные затраты на водоснабжение, канализацию, теплофикацию и очистительные сооружения, руб.;

– капитальные вложения на организацию жилищно-бытового устройства, руб.;

– капитальные вложения на автомобильные дороги, руб.;

– прочие капитальные вложения, руб.

6) – расходы, связанные с эксплуатацией новой станции:

= ( ) + + () + + + Э , (2.7)

где – количество поездов;

– количество направлений, примыкающих к станции;

– себестоимость поездо-километра, руб./поездо-км.;

– расстояние следования поездов в пределах станции, км;

– время задержки поездов на подходах к станции, ч;

– себестоимость одиночно следующего локомотива, руб./ локомотиво-км.;

– расстояние пробега одиночного локомотива, км;

– себестоимость поездо-часа, руб./поездо-час;

– количество сменяемых локомотивов;

– время задержек одиночно следующего локомотива по враждебности маршрута, ч;

– себестоимость локомотиво-часа одиночно следующего локомотива, руб./локомотиво-час;

– себестоимость вагоно-часа, руб./вагоно-час;

– себестоимость подаче-километра на пути необщего пользования или к местам погрузки-выгрузки, руб./подаче-км.;

– количество подач вагонов на пути необщего пользования или к местам погрузки-выгрузки;

– себестоимость подаче-часа, руб./подаче-час;

– время задержек подач в ожидании очередной технологической операции, ч;

– расходы по содержанию 1 км станционного или пути необщего пользования соответственно, руб.;

– протяженность путей не общего пользования, км;

– количество местных вагонов, прибывающих на станцию за сутки;

– время на погрузочно-выгрузочные операции, ч;

– время маневровой работы у фронта погрузочно-выгрузочных работ, ч;

– время маневровой работы на горке, ч;

– время на подачу-уборку вагонов, ч;

– дополнительные расходы, связанные с использованием автотранспорта на грузовой станции, руб.

7) – капитальные вложения на строительство сортировочно-группировочного парка (затраты на СГП выделяются отдельно от , так как строительству сортировочно-группировочного парка в этой работе уделяется особое внимание):

= , (2.8)

где – строительные затраты, связанные с сооружением горловин, руб.;

– строительные затраты, связанные с сооружением дополнительных вытяжных путей с учетом путевого развития горло