Организация перевозок местных грузов на железных дорогах Республики Узбекистан в условиях увеличения транзитного грузопотока

Во введении обоснована актуальность темы исследования, определена
научная задача, степень разработанности темы исследования, сформулированы
цель, задачи, объект, предмет и методы исследования, отражены элементы
научной новизны, теоретическая и практическая значимость полученных
результатов, а также приведены положения, выносимые на защиту.
В первой главе «Анализ практических и теоретических решений по
организации местных перевозок и управлению сроками доставки грузов в
различныхэксплуатационныхусловиях»выполненоисследование
теоретического и практического опыта организации и управления сроками
доставки грузов, а также оценка состояния и тенденций развития перевозок
местных грузов на железных дорогах Республики Узбекистан.
Представленный в главе материал показывает, что в условиях повышения
уровня транзитного грузопотока перед узбекскими железными дорогами
возникает проблема сохранения и наращивания объемов перевозок местных
грузов, которые по основной номенклатуре массовых грузов в последние годы
показывают тенденцию к увеличению, а по категории прочих (товары народного
потребления, полуфабрикаты, бытовая техника и т.п.) резко сокращаются
тенденцию к резкому сокращению (рис. 1), оставляя объемы автотранспорту.
Отмечается, что проблема местных перевозок связана с недостаточным
развитием железнодорожной инфраструктуры, отсутствием терминалов во
внутренних регионах и слабой конвергенцией технологий, что создает узкие
места для пропуска и переработки местного грузопотока. Анализ показывает, что
при общей протяженности железных дорог Республики Узбекистан 6950 км,
длина двухпутных линий составляет 680 км (10%), электрифицированных – 2500
км (36%). Пропускная способность на некоторых участках, таких как, например,
участок Пап – Мараканд близка к исчерпанию.
Объем перевозок
7077
4030
1516
66791991 г.
1085222 11113 13 11 12
02021г.

Рисунок 1 – Изменение объемов перевозок местных грузов по
АО «Узбекистон темир йуллари»

Сложность состоит в нахождении оптимального баланса между планами
поэтапного усиления пропускной способности участков, опирающимися на
развитие отдельных станций, и системой организации требуемых объемов
перевозок. В этой связи проблема исследования заключается в определении
критериев и алгоритма назначения опорных станций, взаимодействующих с
создаваемыми логистическими центрами, для построения схемы поэтапного
развития инфраструктуры и формирование основ модели организации местных
перевозок в условиях реализации плана реконструкции линий.
Во второй главе «Разработка подхода к оценке поэтапного усиления
пропускной способности участков железнодорожных линий Республики
Узбекистан» построен прогноз характера изменения грузопотока на узбекских
железных дорогах и дана оценка этапности развития железнодорожных линий
Республики Узбекистан.
В главе для формирования прогнозной оценки грузопотока Qt проведены
сравнительные расчеты по двум полиномиальным моделям: линейной и
параболической, и, в конечном итоге, использована параболическая модель (1) с
наилучшей сходимостью при предположительно равномерно-ускоренном
развитии объемов перевозок:
 Qt a0  n  a1   t  a2   t 2  …  a p   t p ,

 Qt t  a0   t  a1   t 2  a2   t 3  …  a p   t p 1 ,

…,(1)

 Qt a0   t a1   t p  a2   t p 1  …  a p   t 2 p 1 ,
p 1p 1
t
 Q
 t t  a0   t  a1   t p 1  a2   t p  2  …  a p   t 2 p ,
pp

где ai – параметр многочлена, i = 0, 1,…, p; t – время, t = 1, 2,…, n, Qt – фактический
грузопоток, млн. т; Qt – расчетные значения грузопотока, млн. т; n– число уровней
динамического ряда.
На основе полученной модели Qt  21,36  1,12  t  0,09  t 2 построен
прогноз изменения грузопотока применительно к наиболее грузонапряженным
участкамузбекскихжелезных дороглинииАхангаран-Тукимачи-
Сырдарьинская (рис.2).

фактическийлинейная модель
параболическая модельпровозная способность на 2021 г.

Рисунок 2 – Сравнение прогнозного роста грузопотока, полученного по линейной и
параболической полиномиальным моделям, на линии Ахангаран-Тукимачи-Сырдарьинская

В соответствии с прогнозными данными обоснован вариант усиления
пропускной и провозной способностей рассматриваемых участков,
характеризующийсяминимальнымистроительно-эксплуатационными
расходами ( Эпр ):
T
KtT
Ct
Эпр   (1   )  min,
t  0 (1  E н )t  0 (1  E н )
t
при максимальном чистом дисконтированном доходе (ЧДД):
T
Rt  З tT
Kt
ЧДД    max ,
t  0 (1  E н )t  0 (1  E н )
tt

где Т – продолжительность расчетного периода; Ен – норма дисконта (в долях
единицы); Кt – капитальные вложения на t-м шаге расчета; Сt – годовые
эксплуатационные расходы в t-м году; γ – доля налоговых отчислений от
прибыли, Rt – результаты ( доходы), достигаемые на t-м шаге расчета; Зt – затраты
(текущие издержки), осуществляемые на t-м шаге.
В качестве основы для оценивания этапности развития местных перевозок
на железнодорожных линиях Республики Узбекистан в главе предложена
двухуровневая модель транспортно-логистической сети, где 1-й уровень
образуется совокупностью логистических накопительно-распределительных
центров (НРЛЦ) с привязанными к ним центрами производства/потребления
(ЦП); а 2-й уровень – транспортными логистическими центрами (ТЛЦ) на
опорных станциях (ОС), связанными с грузополучателями и грузоотправителями
автотранспортом (рис.3).

ЦП ЦПЦП
ЦП
НРЛЦЦП
ТЛЦЦПНРЛЦ
ЦПТЛЦЦП
ОСОС
ЦП
ЦПЦП
ТЛЦ
НРЛЦ
ЦПНРЛЦОС
ЦПЦП
ЦП
ЦП

Рисунок 3 – Двухуровневая модель транспортно-логистической сети местных перевозок

В главе предложен итерационный алгоритм назначения ОС при заданном
расположении ЦП и их производственных весов (объёмах отправляемых-
получаемых местных грузов) на заданной топологии транспортно-
логистической сети состоящий из 3-х этапов, рассматриваемых далее.
Исходными данными для работы алгоритма служат: множество объектов
ЦП С  с1,…, сn, их производственные веса V  v1,…,vn и допустимое
множество НРЛЦ B  b1,…,bp, где каждый j-й ЦП и каждый НРЛЦ заданы в G-
мерном пространстве RG , т.е. cj  cj1,…,cjG и br  br1,…,brG.
На I-м этапе итераций методом k-средних кластерного анализа по
известным точкам расположения ЦП находится разбиение S*  S*1,…,S*k
множества С на k-е районы тяготения ЦП с несмещенными центрами – НРЛЦ,
где D* В, В=D*, С, и определяются возможные места расположения НРЛЦ.
На II-м этапе методом экспертного оценивания даются первичные оценки
назначения ОС по 6-ти группам критериев: 1) расположение станции на сети
железнодорожных линий; 2) наличие рациональных связей станции с
автодорожной сетью; 3) характер и объем работы станции; 4) путевое развитие
станции; 5) наличие на станции существующих и создаваемых грузовых дворов
и/или терминалов; 6) близость станции к существующим и/или создаваемым
ТЛЦ.
В главе получены результаты назначения ОС по предлагаемым группам
критериев, их сравнение с результатами использования единственного критерия
«погрузка/выгрузка» показано на рис.4.

500016
4000
Вагонов

Баллов
300010
2000
7
5
1000
Той-тепа 4

Акалтын 4

Хаваст 4
Кучлук 3

Уртааул 3

Пахта 3

Нов. Чиназ 3

Бахт 3

Гулистан 3
Баяут 3
Сырдарьинс…
Рахимова
Тукимачи
Сергели
Ахангаран
Аблык

Янгиюль
Узбекистан
Ангрен

Чиназ

Янгиер
Акча

Озодлик

баллбаллкритериям погрузка,погрузка,
по критериям
по предлагаемымвагваг выгрузка, ваг
выгрузка, ваг

Рисунок 4 – Результаты экспертных оценок назначения ОС

На III-м этапе итераций методом одиночной связи определяются
ближайшие расстояния между ТЛЦ, взаимодействующими с предварительно
назначенными ОС, и НРЛЦ на заданной топологии транспортной сети.
Критерием завершения итераций выступает величина совокупных затрат
на перевозку грузов и развитие объектов инфраструктуры. Учет степени
близости ОС к ЦП гарантирует минимизацию расстояний перевозок, а учёт
производственных весов ЦП оптимизирует затраты на развитие НРЛЦ и ТЛЦ.
Дальнейший поиск рациональных вариантов усиления пропускной и
провозной способностей линий при назначенных ОС осуществляется в рамках
замкнутого направленного графа (рис. 5).

nKnЭ1, nЭ2, n…Эt 1, nЭt , n
Варианты технического состояния

n-1 K n 1Э1, n 1Э2, n 1…Эt 1, n 1Эt , n 1
…

…
…

…

…

…
3K3Э1,3Э2,3…Эt 1,3Эt ,3

2K2Э1, 2Э2, 2…Эt 1, 2Эt , 2

1K1Э1,1Э2,1…Эt 1,1Эt ,1

0t=12t-1t
t

Рисунок 5 – Граф поиска рационального варианта усиления пропускной способности

Врамкахграфаопределениеусловно-оптимальнойпропускной
способности S j на шаге t осуществляется в соответствии целевой функции

Эt , j  min( Эt 1, j  Эt , j ( S i j )) ,(2)
гдеЭt , j-минимальныеприведенныегодовыестроительно-

эксплуатационные затраты для достижения в годуtзначения S j ; Эt 1, j – то же,

для предыдущего года t  1 (значение – S i ); Эt , j ( S i ) – приращение затрат при
j

переходе от значения S i к S j ; Эt , j ( S i )  K i j t  Ct ,i t , где – K i j капитальные
j

затраты для перехода от i -го к j -му значению пропускной способности; Ct ,i –
эксплуатационные расходы для i -го значения пропускной способности;  t –
коэффициент дисконтирования затрат. Таким образом, для каждого значения
пропускной способности (варианта технического состояния) участка на каждом
шаге t существует единственный переход, который дает минимизацию (2).
По итогам моделирования технического состояния участков в главе сделан
вывод, что окончательный выбор конкурентоспособной схемы местных
перевозок требует разработки нового подхода к организации перевозки местных
грузов для железных дорог Узбекистана.
В третьей главе «Разработка основ организации перевозок местных
грузов на железных дорогах Республики Узбекистан» предложен подход к
построению расписания движения поездов с местным грузом на основе расчета
их массы при установленной ходовой скорости, затрачиваемого времени на их
обработку на опорных станциях, в пути следования и в условиях занятия
перегонов строительно-путевыми работами.
Отмечено, что модель организации грузовых перевозок определяется
перевозочной мощностью линий, которая зависит от числа грузовых поездов и
их веса. В соответствии с этим для построения основ технологии организации
местных перевозок используется формула для определения оптимального веса
брутто грузовых поездов:
 1T 
Г уск Lебр  ст 
Qбропт  vуск Lтех 
е с с е  
уск
(3)
  пр  гр гр 
 qбрqн 

где Гуск – грузопоток местных грузов в сутки (в одном направлении), т; L – общее
расстояние пробега грузового поезда, км; ебр – стоимость 1 часа работы
локомотивных бригад; vуск – ходовая скорость движения грузового поезда с
местным грузом, км/ч; Tст – время работы бригады в пунктах оборота, ч; Lтех –
длина тягового плеча, км; α – отношение веса состава нетто к весу брутто; епруск
– расходы, приходящиеся на 1 вагоно-час простоя вагонов с местными грузами;
с – параметр накопления; qбр – вес одного вагона брутто, т; сгр – параметр,
характеризующий процесс накопления груза в грузовом терминале; егр –
расходы, приходящиеся на 1 час нахождения в грузовом терминале грузов, в
количестве, равной грузоподъемности вагона; qн – средняя вес одного вагона, т.
Ходовую скорость движения поездов с местными грузами для
параллельности графика движения предлагается задавать соответственно
ходовым скоростям транзитных грузовых поездов. Маршрутную скорость
поездов предложено определять в соответствии с результатом срока доставки
жд
Tдос :
L
жд
Tдос   t опор   t тех
v уч
где L – расстояние между ОС отправления и назначения; v уч – участковая скорость
местного поезда; tопор – время, затрачиваемое на ОС на отцепку и прицепку в пути
следования; t тех – время, затрачиваемое на технические операции на технических
станциях в пути следования Для нахождения tопор предлагается использовать
расчетную зависимость, представленную на рис.6.

4001000
км/сутки

без подборки вагонов
300800
600с подборкой вагонов
Время, мин
скорость

100200с двумя
00ман.локомотивами
12 3 4 5 6 7маршрутная скорость
Количество остановок

Рисунок 6 – Время, затрачиваемое на опорных станциях

В главе построен алгоритм (рис. 7) и даны рекомендации по составлению
суточного графика движения поездов с местными грузами на основе
разработанных схем движения по обходным и параллельным линиям
рассматриваемого направления в условиях предоставления «окон».
Отмечено, что предложенные основы организации перевозок местных
грузов на железных дорогах Республики Узбекистан в общем соответствуют
основам технологии «Грузовой экспресс», применяемой на железных дорогах
РФ.
В четвертой главе «Обоснование экономического эффекта предлагаемых
решений» выполнен расчет себестоимости перевозок по элементам доставки
местных грузов в трех вариантах: а) перевозка местных грузов сборными
поездами; б) перевозка автомобильным транспортом; в) перевозка местных
грузов ускоренными поездами. Показатель, характеризующий технико-
экономического эффекта рассчитан в соответствии с методом Парето.
А1
Б4
I. Расписание:
1) Пассажирских поездов.
2) Транзитных грузовых поездов.Б5
нетИзменение графика
II. График ремонтно-путевых работремонтно-путевых работ
III. Заявки грузоотправителей ивозможно
договора с грузополучателями
местных грузовБ6
да
А2Назначение схемы состава См и времени
Состояние инфраструктуры:отправления поезда с местным грузом по
1) Показатели ГД;маршруту tотпрi
жд
2) Состояние параллельных ходов иРасчет фактического времени доставкиТ дос
обходных путей;ф
и веса брутто поезда Qбр
3) Расположение грузовых объектов.

А3
жд
Б7нет
График движения маршрутныхТ дос  Т дос
жд

поездов с массовыми грузами
да
Б1
В1
Назначение опорных станцийnjОбеспечение местныхда
и маршрута поезда с местным грузом M iперевозок
Б2нет
В2
Расчет маршрутной скоростиvм
M i  M i 1
Б3
нетВ3
жд
Т дос  Т дос
авт
Формирование маршрутов с
да
местным грузомM M i 
Б4
В4
Расчет оптимального весаQбропт
Разработка суточного ГД поездов
Б5
с местным грузом

Рисунок 7 – Алгоритм составления суточного ГД поездов с местным грузом.
Блоки А – Исходные данные; блоки Б – Формирование маршрута; блоки В – Разработка суточного ГД

Для каждого рассматриваемого варианта организации перевозок выделены
два показателя, сводящихся к минимуму: общая стоимость доставки (Собщ) и
затраты времени на перевозку (Тдос).
В главе показано, что стоимость перевозки с учетом предложенных
решений организации местных перевозок (~60 руб./т) ниже, чем в вариантах
использования автотранспорта и существующей технологии использования
железнодорожного транспорта.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Представленное диссертационное научное исследование посвящено
повышению эффективности организации движения поездов с местным грузом в
условиях реконструкции железнодорожных линий Республики Узбекистан. По
итогам исследования сделаны следующие основные выводы:
1. Факты, увеличения железнодорожных тарифов, невыполнения сроков
доставки грузов и нарушения соответствия требованиям конкурентоспособности
транспортных услуг в области перевозок местных грузов, являются причинами,
препятствующими развитию железных дорог Республики Узбекистан.
2. Анализ показал, что в условиях повышения уровня транзитного
грузопотока возникает проблема не только наращивания, но и сохранения
необходимых объемов перевозок местных грузов.
3. Решение проблемы зависит от эффективности мероприятий по
поэтапному усилению пропускной способности линий и развитию системы
организации движения грузовых поездов.
4. Долгосрочный прогноз грузопотока на линии Ахангаран – Тукимачи –
Сырдарьинская (до 2030 г.) и анализ ее пропускной способности показывает, что
инфраструктура линии является узким местом железных дорог Республики
Узбекистан и требует первоочередных мер по реконструкции.
5. При назначении опорных станций для работы с местным грузом, важен
учет не только их характера и техническо-технологических резервов, но также
наличия рациональных связей с автодорожной сетью и близости к
существующим и/или создаваемым транспортно-логистическим центрам.
6. Для выполнения сроков доставки местных грузов целесообразно
построение суточных графиков движения поездов и планов ремонтно-путевых
работ.
В ходе работы получены следующие результаты:
1. Выполнен прогноз изменения грузопотока по параболической
полиномиальной модели применительно к наиболее грузонапряженным
участкам узбекских железных дорог, позволяющий наиболее точно оценивать
объемов грузопотока.
2. Предложена и обоснована двухуровневая модель транспортно-
логистической региональных сети: 1-й уровень образуется совокупностью
логистических накопительно-распределительных центров с привязанными к ним
центрами производства/потребления; 2-й уровень – транспортно-логистические
центры,связаннымисгрузополучателямиигрузоотправителями
автотранспортом и опорной станции.
3. Предложен и разработан итерационный алгоритм назначения опорных
станций при заданном расположении центрами производства/потребления и их
производственных весов на заданной топологии транспортно-логистической
сети состоящий из 3-х этапов и определены возможные места расположения
логистических накопительно-распределительных центров и даны первичные
оценки по назначению опорных станций сравнением по транспортно-
логистическим критериям и критерию погрузки и выгрузки.
4. Предложен подход к расчету оптимального веса местного поезда при
ходовой скорости движения поездов с местными грузами, идентичной ходовым
скоростям транзитных грузовых поездов, обеспечивающим параллельность
графика движения поездов.
5. Разработан алгоритм и даны рекомендации по составлению суточных
расписаний движения поездов с местными грузами, учитывающий расписаний
различных категорий поездов.