Электрификация железнодорожных линий

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 _т(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 – средняя длина площадки раздельных пунктов, км; – 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	Электровоз
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	ВЛ80	2,63	1,20	1,00	1,72	7,85
III	10,0	2ТЭ10	ВЛ80	2,51	1,25	0,96	2,55	8,58
IV	10,9	2ТЭ10	ВЛ80	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‰ ≤ i _р ≤ 12‰;

;

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 _впрактически 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.