Электрификация железнодорожных линий

КОМПЛЕКСНОЕ УСИЛЕНИЕ ПРОПУСКНОЙ И ПРОВОЗНОЙ СПОСОБНОСТИ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

Электрификация железнодорожных линий

Электрификация линий всегда преследует более широкие эко­номические цели, чем увеличение пропускной способности. Стоимость единицы мощности электровоза по сравнению с тепловозом примерно вдвое меньше как по капитальным затратам, так и по текущим расхо­дам на ремонт. Поэтому суммарные затраты, связанные с развитием пропускной способности и осущест­влением перевозочной работы, на электрифицированных линиях ниже. Сейчас, когда электрическая тяга вводится вместо тепловозной и на наиболее грузонапряженных магист­ралях это уже осуществлено, на каждой конкретной линии прихо­дится находить рациональный срок перехода с одного вида тяги на другой. Сложность решения этой задачи объясняется тем, что расчет необходимо вести по существу на границе сфер экономической эффек­тивности обоих видов тяги. Чтобы обосновать решение, необходимо, во-первых, рассматривать электри­фикацию в перспективной системе мер овладения перевозками и, во вторых ,учитывать сумму факторов, влияющих на: объемы грузовых и пассажирских перевозок, темпы их роста, характеристику профиля ли­нии и структуры грузопотока, соот­ношение цен дизельного топлива и электроэнергии. В таблице 34.1 в ка­честве примера приведены значения технико-экономических показателей эксплуатации и развития линий, эффективность электрификации которых обоснована расчетом в одном из плановых периодов.

Таблица 34.1. Показатели работы линий к рациональному сроку их электрификации

Выбор линий для замены тяги должен быть тщательно обоснован, причем по мере расширения полиго­на электрификации число влияющих на решение факторов увеличивается.

Определяя рациональный срок перехода с тепловозной тяги на электрическую, необходимо учиты­вать, что часть устройств электро­снабжения, кроме тяговой нагрузки, обеспечивает электроэнергией также прилегающие районы и не тяговых потребителей транспорта. Поэтому в затратах, связанных с овладением перевозками, капитальные вложения на тяговые устройства следует учи­тывать полностью, а на общие устройства электроснабжения, обес­печивающие и нетяговых потреби­телей, лишь пропорционально рас­ходам энергии на тягу поездов. В перспективе удельный вес район­ной нагрузки на тяговых подстан­циях составит 50%. Следовательно, пропорциональная этой доле расхо­дуемая тяговыми подстанциями энергия должна быть исключена из стоимости электрификации при сравнении ее с тепловозной тягой.

Приведенные к годовым текущие затраты изменяются при переходе с тепловозной тяги на электри­ческую из-за различия как расхо­дуемой локомотивами энергии, за­ложенной в энергоносителях, так и эксплуатационных показателей ра­боты дорог при двух видах тяги. К таким показателям относится, прежде всего, скорость движения поездов. Существенно влияет вид тяги и на затраты, связанные с об­служиванием и ремонтом локомо­тивов, а также с содержанием постоянных устройств. Изменяю­щиеся в связи с переходом на другой вид тяги, приведенные к годовым, текущие расходы состоят из сле­дующих групп:

· пропорциональные времени на­хождения грузовых поездов в дви­жении и механической работе локо­мотивов на их перемещение ;

· связанные с остановками грузовыхпоездов для скрещений и обгонов :

· на передвижение пассажирских поездов ;

· на содержание постоянных устройств

Общие приведенные годовые затраты составят:

Раскроем входящие в эту формулу величины:

где - расчетная масса поезда брутто, по которой определяют потребную мощность локомотива при заданной скорости на расчетном подъеме v_p, т; -средняя масса поезда брутто, т.

,

где - коэффициент участковой ско­рости при тепловозной (электрической) тяге; - число остановок одной пары поездов, отнесенное на 1 км линии.

Затраты на передвижение пасса­жирских поездов при разных видах тяги определяются так же, как и для грузовых. Скорости пассажирских поездов в перспективе при электри­ческой и тепловозной тяге будут примерно одинаковыми. Поэтому затраты, связанные с временем нахождения в пути составов пасса­жирских поездов, бригад и пассажи­ров, можно не учитывать как постоянные во всех вариантах. Из­меняться будут лишь затраты на локомотивный парк в пассажирском движении, а также расходы, пропор­циональные механической работе локомотивов. Отнесенные на 1 км линии эти затраты составят:

где - начальные размеры пассажир­ского движения на линии, пар поездов в сутки; -среднегодовое увели­чение размеров пассажирского движе­ния; - стоимость 1 локомотиво-ч в пассажирском движении при тепловозной (электрической) тяге, руб.; - сред­няя ходовая скорость движения пасса­жирских поездов, км/ч; - механи­ческая работа локомотива при движении с пассажирским поездом на расстоянии 1 км в оба направления, ткм; - затраты, пропорциональные 1 ткм механической работы локомотива в пассажирском движении, руб.

Экономически рациональный срок перевода линии с тепловозной тяги на электрическую устанавли­вают по минимуму суммарных затрат:

где -срок изменения вида тяги (электрификации линии); К_э - капиталь­ные затраты на электрификацию линии в части, приходящейся на перевозочную работу, руб.; E_T(t), Е_э(t) - изменяющиеся по годам эксплуатации линии приведен­ные перевозочные затраты, руб.

В комплексе мероприятий по овладению растущими перевозками оптимальный срок электрификации линии определяется сравнением ва­риантов этапного развития про­пускной способности однопутных и двухпутных линий и выбором наивыгоднейшего из них. В этой задаче особый интерес представляет вопрос о целесообразности электри­фикации линий на этапе между сооружением на однопутной линии двухпутных вставок для безостано­вочных скрещений поездов и уклад­кой в последующие за электрифика­цией сроки сплошного второго главного пути на однопутно-двухпутной линии.

В случае изменения в процессе эксплуатации вставок вида тяги-с тепловозной на электрическую - они должны быть построены так, чтобы нарушение идентичности перегонов, вызываемое разностью скоростей, погашалось длиной вставок. Сред­няя длина двухпутной вставки при этом

(34.1)

где l_пг - независящая от скорости часть вставки, равная длине поезда и стрелоч­ных переводов, км; v_x-средняя ходо­вая скорость поездов на участке, км/ч; - часть вставки, определяемая возможной неодновременностью подхода поездов и временем приготовления маршрута, км; - часть вставки необходимая для торможения до оста­новки при подходе поездов с разницей более 2 мин, км; l_д- часть вставки, необходимость сооружения которой вызывают план и профиль пути, примыкание к существующим раздельным пунктам и др., км; -дополнительное удлинение вставки из-за не идентичности времени хода поездов по различным элементам профиля при тепловозной и электрической тяге, км.

На среднюю длину двухпутных вставок, проектируемых для эксплуатации при двух видах тяги, значи­тельно влияют профильные условии участков. Объясняется это тем, что скорости поездов на крутых подъе­мах при тепловозной и электри­ческой тяге различаются почти вдвое, в то время как на спусках они приближаются к максимально допустимой у обоих видов тяги. По­этому дополнительное удлинение вставок по тяге возрастает с увеличением крутизны уклонов. Как видно из формулы 34.1 и данных таблицы 34.2 среднюю длину двухпут­ной вставки можно представить зависимостью

,

где а_в - часть вставки, не зависящая от скорости движения поездов, включаю­щая длину поезда, стрелочных горловин и дополнительные удлинения по плану, профилю и сочетанию тяги, км; b_в -коэффициент, характеризующий зави­симость длины вставки от ходовой скорости, на значение которого влияет время неодновременного подхода поез­дов, приготовления маршрута и тормо­жения при остановке; v_x-средняя ходо­вая скорость движения, км/ч.

Строительная длина двухпутной вставки:

, (34.2)

где /_рп -средняя длина площадки раз­дельных пунктов, км; а_рп - коэффициент, характеризующий использование пло­щадок раздельных пунктов при проек­тировании двухпутных вставок.

Таблица 34.2. Средняя длина двухпутных вставок, эксплуатируемых при тепловозной и электрической тяге

Тип профиля пути по классифи-кации ВНИИЖТ	Расчет-ный уклон,	Тип локомотива	Длина частей вставки, км	Полная длина вставки, км
Тепловоз	Электро-воз
II	6,2	ТЭ3(две секции)	ВЛ60	2,74	1,15	0,56	0,80	6,55
III	6,4	ТЭ3(две секции)	ВЛ60	2,47	1,00	0,85	1,28	6,90
III	8,7	2ТЭ10	ВЛ60	2,63	1,20	1,00	1,72	7,85
III	10,0	2ТЭ10	ВЛ60	2,51	1,25	0,96	2,55	8,58
	10,9	2ТЭ10	ВЛ60	2,23	1,35	0,92	2,79	8,59

Значения входящих в формулу (34.2) коэффициентов с достаточной для предпроектных расчетов сте­пенью точности:

;

в пределах 6% ≤ l_р ≤ 12%о»

;

в пределах

8 км l_ср ≤ 15 км; 10 км l_ц ≤ 20 км,

где l_ср - среднее расстояние между стан­циями и разъездами, км; l_ц - среднее рас­стояние между осями вставок, км.

Коэффициент b_в практически не зависит от профиля пути и в средних условиях равен 0,052.

Как видно из таблицы 34.1 электри­фикация однопутных линий в ряде случаев оказывалась эффективной на этапе между сооружением вста­вок и сплошного второго пути.