6.2. Характеристика транспортных потоков

При анализе и оценке эффективности перевозочного процесса транспортные потоки необходимо рассматривать не только с ко­личественной (объем перевозок и их дальность), но и с каче­ственной стороны, так как пассажирские и грузовые потоки ха­рактеризуются не только величиной, но и структурой, а также формами организации, оказывающими непосредственное влия­ние на решение управленческих задач.

Грузовые потоки характеризуются объемом, направлением и дальностью. Мощность грузового потока измеряется количеством отправленных (или прибывших) тонн за рассматриваемый пе­риод времени (обычно год). Чем больше производство того или иного вида продукции превышает его потребление в пределах данного экономического района, тем больше вывоз этого вида продукции за пределы района.

Наиболее мощными являются грузопотоки угля, нефти и неф­тепродуктов, леса, строительных материалов, руды, металлов, зерна и удобрений. На их долю приходится до 85 % общего отправления на железнодорожном и внутреннем водном транспорте.

В характеристике транспортных потоков на макроуровне (в мас­штабах сети) имеются свои особенности. Потоки резко изменя­ются по мощности и направлениям перевозок. Их размещение по полигонам сети и во времени неравномерно. Мощность грузопо­тока по отправлению, как правило, значительно выше, чем по прибытию. Число станций по прибытию на железнодорожном транспорте, например, превышает число станций отправления при перевозках сланцев в 18 раз, кокса — в 10, сырой нефти, торфа и соли — в 10 раз и т.д. Около 50 % станций, принимающих грузы к перевозке, выполняют 95 % общего объема отправленных грузов по сети в целом. Неравномерность грузопотоков по направлениям вызывает большие порожние пробеги и обусловливает существо­вание устойчивых порожних направлений, чем усложняет управ­ление потоками подвижного состава и удорожает перевозки.

Планирование, учет и анализ деятельности транспорта опира­ется на систему показателей, с помощью которых измеряют объем и качество его работы. Наряду со специфическими, применяют группу показателей, общих для всех видов транспорта. Для изме­рения перевозочной работы используют следующие показатели: перевозка грузов (в т); грузооборот (в т-км); перевозка пассажи­ров (чел.); пассажирооборот (в пасс км).

На некоторых видах транспорта определяют также объем пере­возки важнейших грузов по установленной номенклатуре, а на железнодорожном транспорте, кроме объема перевозок в тоннах, ежедневно учитывают (и планируют) погрузку вагонов в целом и по важнейшим родам грузов.

Динамической характеристикой грузовых и пассажирских по­токов служит коэффициент неравномерности а_н, который опре­деляется по формуле

= / , (6.1)

где (Q_max, Q_med — объем перевозок соответственно максимальный и средний.

Величина пробегов обычно характеризуется средней дально­стью перевозок r равной частному от деления грузооборота на объем отправления :

r = . (6.2)

Иногда используется показатель экономической средней даль­ности перевозки l_экс, который определяется как отношение грузо­оборота по данному роду груза, выполненного всеми видами транс­порта , объему его производства (добычи) в выражении

l экс= / . (6.3)

Отношение объема перевозок продукции по всем видам транс­порта к размерам ее производства (в т) называется коэф­фициентом перевозимости к_г. Он определяется применительно к суммарной работе всех видов транспорта, т. е. к транспортной си­стеме в целом, по формуле

= (6.4)

Для характеристики интенсивности грузовых перевозок на сети используется показатель средней грузонапряженности :

= , (6.5)

где — эксплуатационная протяженность сети, км.

Объем перевозок пассажиров за год А определяется суммой отправления пассажиров со всех пунктов сети:

А = а₁ + а₂ + ... + а_n, (6.6)

где а₁ а₂, ..., а_т — число отправленных пассажиров соответствен­но с 1, 2, ..., n пунктов сети.

Пассажирооборот А1 представляет собой сумму произведения числа перевезенных пассажиров на расстояние их перевозки:

А1 = + + ... + , (6.7)

где — соответствующая дальность поездки каждой груп­пы пассажиров.

Средняя дальность поездки пассажира 1_а будет равна:

1_а = А1/А.

Интенсивность пассажирских перевозок q_П оценивают средней пассажиронапряженностью:

= А1/L_э. (6.8)

Так как большинство видов транспорта выполняют и грузо­вые, и пассажирские перевозки, то суммарную работу определя­ют как приведенный грузооборот :

= , (6.9)

где k — коэффициент перевода пассажиро-километров в тонно-километры.

При определении приведенного грузооборота на разных видах транспорта принимают различные значения этого коэффициента.

Общая интенсивность перевозок сети q_га измеряется средней приведенной грузонапряженностью:

q_га = L_э. (6.10)

Как уже отмечалось, одна из особенностей транспортной про­дукции заключается в невозможности ее накопления и создания запасов. Она в любой момент должна соответствовать — по месту и времени — запросам потребителей и возможностям самого транс­порта. Перевозки нельзя представлять строго равномерным процес­сом. Реальный транспортный поток является динамичным по своей природе. В нем нужно различать несколько видов неравномерности.

Долговременные конъюнктурные колебания. Определенной за­кономерности в этой разновидности колебаний не наблюдается. По характеру, размаху и продолжительности изменения объемов перевозок долговременные коле­бания весьма различны. Освое­ние целинных и залежных земель в свое время резко увеличило загрузку транспортной сети Ка­захстана и Алтайского края.

Сооружение гидроузлов на Волге, Днепре, Каме и сибир­ских реках отмечалось заметным приростом грузооборота стан­ций, обслуживающих строитель­ство, и т.д. Нерегулярность дол­говременных колебаний потока не исключает возможности их предвидения и преодоления пре­имущественно за счет меропри­ятий организационно-техноло­гического характера.

Сезонные колебания. Для пе­ревозок, совершающихся в те­чение года с определенной по­вторяемостью, типичны харак­терные по величине «пики» и продолжительность (рис. 6.1).

В дальнем пассажирском со­общении типичен летний «пик» пассажирских перевозок: с июня по сентябрь они превышают среднегодовую величину на 50— 80 % (по пасс.-км); максимум их приходится на август, а зимний спад — на февраль-март (рис. 6.2). По количеству перевезенных пассажиров его величина не превышает 40 —50 % среднеме­сячного уровня. Коэффициент

Рис. 6.2. Динамика дальних

пассажирских перевозок

Рис. 6.3. Динамика пригородных пассажирских перевозок

сезонной неравномерности в дальнем пассажирском сообще­нии на нашей сети непрерывно увеличивался и по количеству перевезенных пассажиров при­близился к 1,5, а по выпол­ненному пассажирообороту — к 2. В последние годы намети­лись пути его некоторого сни­жения и стабилизации.

В дальнем пассажирском со­общении приток пассажиров обычно наступает перед празд­никами, а непосредственно в праздничные дни, наоборот, наблюдается его спад. Послепраздничный «пик» аналогичен предпраздничному или ниже его, так как непосредственно за праздником наступают каникулы или пе­риод массовых отпусков.

Сезонные колебания в пригородном пассажирском сообщении сравнительно невелики (рис. 6.3) и имеют максимальное значе­ние по количеству перевезенных пассажиров 20 %, а по выпол­ненному пассажирообороту — до 30 % с наличием «пиков» в мае (майские праздники), июле и августе (летние каникулы), ноябре и др. Заметный рост объема перевозок наблюдается в погожие выходные дни, когда зимой тысячи лыжников (а осенью — гриб­ников) выезжают в пригородные зоны отдыха.

Коэффициент сезонной неравномерности пригородных пере­возок характеризуется значительной стабильностью: отклонение их величины от средней, как правило, не превышает 5 —7 %. За­метный прирост грузовых перевозок наблюдается в весенние и осенние месяцы с максимумом в сентябре-октябре.

Наибольшие сезонные колебания объемов перевозок устойчи­во сохраняются в течение многих лет за сельскохозяйственными грузами (в сентябре они превышают среднемесячное значение в 1,5—1,6 раза, летом в 1,15— 1,20) и минерально-строительным материалом (1,20— 1,30). Колебания в погрузке отдельных грузов превышают среднесуточный годовой объем погрузки в 3 — 4 раза (картофель, овощи, фрукты и т.д.).

Колебания по дням недели. В связи с переходом на прерывную неделю с единым выходным днем и по ряду других причин на многих предприятиях угольной, лесной и других отраслей про­мышленности возросли колебания в погрузке по дням недели. Наи­больший спад погрузки (до 10 — 30%) приходится на воскресные и праздничные дни. Погрузка со вторника до четверга сравнитель­но равномерна. В остальные дни недели сказывается влияние дней отдыха.

В пригородном движении в воскресные и субботние дни коли­чество поездов снижается и, наоборот, отправление пассажиров _в пятницу вечером при пятидневной рабочей неделе возрастает на 25 — 30 % по сравнению с вторником—четвергом. Основная при­чина возникновения этой неравномерности — поездки жителей пригорода, накладывающиеся на значительные потоки пассажи­ров, совершающих деловые и культурно-бытовые поездки в кон­це недели.

Внутрисуточные колебания. Данный вид неравномерности ти­пичен для пригородных поездок, подчиняющихся ритму рабоче­го дня и имеющих четкие утренний и вечерний максимумы, ха­рактерные для всех видов транспорта и превышающие втрое и более среднечасовую величину (рис. 6.4). Локальный максимум пассажиропотока в середине дня вызван перевозками учащихся.

Следует отличать колебания перевозок от колебаний размеров движения: первые более значительны, чем вторые из-за большей населенности подвижного состава в час «пик». Утренний макси­мум больше вечернего. В субботний день вечерний максимум не­сколько сглаживается. В рабочие дни максимальное прибытие пас­сажиров приходится на период от 6 до 9 ч, а отправление — с 16 до 20 ч. В воскресные дни картина несколько меняется: макси­мальное прибытие пассажиров приходится на период с 18 до 22 ч, а отправление — с 9 до 12 ч. Коэффициент неравномерности по часам суток снижается с 1,18 до 1,10.

Рис. 6.4. Типичная картина колебаний пригородных перевозок в течение суток: — место-км; _ — пасс. - км

Рис. 6.5. Внутрисуточная неравномерность отправления грузов большой скоростью

Дальние пассажирские перевозки также подвержены колеба­ниям в течение суток, особенно в крупных городах, где поезда дальнего следования чаще прибывают в утренние часы, а отправ­ляются в вечерние.

В грузовых перевозках внутрисуточная неравномерность прояв­ляется в колебаниях погрузки в дневные и ночные часы. В целом по сети на ночное время суток (с 1 до 6 ч) приходится всего 30 % суточной сетевой погрузки.

Резкой внутрисуточной неравномерностью отличаются пере­возки штучных грузов и грузов большой скорости. Динамика этих перевозок определяется суточным ритмом работы складов, баз, магазинов и обслуживающего их автотранспорта (рис. 6.5).

Пространственная неравномерность. Кроме колебаний во време­ни, для реальных транспортных потоков характерна пространствен­ная неравномерность, специфичная для каждого вида перевозок.

Пригородные перевозки характеризуются концентрацией по­токов в местах приложения труда. Места зарождения же потоков, напротив, сильно распылены в пригородных зонах радиусом до 50 км и более. Потоки в течение суток резко колеблются по на­правлениям.

В дальних пассажирских перевозках скачок пассажиропотока наблюдается в крупных населенных пунктах обычно к началу школьных каникул и отпусков. По направлению (от города к пе­риферии) они аналогичны вечерним максимумам пригородного сообщения.

В грузовых перевозках, наряду с особенностями размещения промышленных предприятий на территории страны, заметную роль в образовании транспортной неравномерности играют многочис­ленные грузоотправители (осенью) и грузополучатели (весной) сельскохозяйственной продукции и материалов. Результаты нерав­номерности сказываются в крупных узлах, обслуживающих эти перевозки.

Изучение динамики перевозок показывает, что реальные по­токи имеют сложную структуру с определенными закономерно­стями изменения ее компонент во времени и пространстве. Не­равномерность грузопотока причиняет транспорту много хлопот и большие убытки. В результате этого в пассажирском сообщении среднее использование мест в поездах, автобусах и судах, состав­ляет 40 — 45%, в лучшем случае 50 — 60%. Даже в пригородных поездах, курсирующих в отдельные часы суток переполненными, в среднем используется не более 45 % мест.

Сказанное выше убеждает в том, что неравномерность пото­ков — явление объективное, ее нельзя «отменить», но ею можно управлять. Имеется в виду «потребительская» неравномерность, а не та, которая создается авариями, крушениями, замешательства­ми в организации движения, а также порождается жесткими экс­плуатационными формами.

Но кроме рассмотренных выше, существует еще один вид не­равномерности, заслуживающий большого внимания. Он порожда­ется несогласованностью ритма работы транспорта со структурой транспортной сети и ритмами производства. Предположим, что все производители продукции предъявляют заявки на перевозки строго равномерно. Принятые к перевозке грузы столь же равно­мерно принимаются, обрабатываются и продвигаются к пунктам назначения. Но и в этом идеализированном случае в связи с дис­кретностью перевозочного процесса в узловых пунктах сети, на станциях и в портах, у получателей возникает «структурная» не­равномерность в форме биений, которую можно сгладить другой, искусственно создаваемой неравномерностью — функциями уп­равления, регулирования и т.д. В качестве параметров регулиро­вания выступают:

скорость перемещения;

масса перемещаемой партии грузов одной транспортной еди­ницей;

интервал отправления транспортных единиц (частота подачи и уборки вагонов, судов, автомобилей).

Исследование структурной неравномерности, порожденной исторически сложившейся схемой транспортной сети, размеще­нием производительных сил и другими факторами, на сетевых моделях показывает, что эта неравномерность весьма существен­на, ее можно учесть и оценить количественно (рис. 6.6).

Рис. 6.6. Исследование неравномерности транспортных

потоков

При определении коэффициента неравномерности большое значение имеет правильный выбор продолжительности периода, для которого этот коэффициент должен рассчитываться. Чем мень­ше продолжительность периода, для которого производится рас­чет коэффициента неравномерности, тем большим оказывается значение этого коэффициента.

Масса и скорость транспортных единиц (поездов, судов, авто­мобилей) выступают в транспортной системе как параметры ре­гулирования интенсивности перевозок и качества перевозочного процесса. Высокие скорости движения в сочетании с повышен­ными массовыми нормами являются одним из наиболее эффек­тивных способов освоения возрастающего объема перевозок, что характерно для всех видов транспорта.

Максимальные грузоподъемности, например, морских танке­ров достигают 500 тыс. т и более. Максимальная взлетная масса современных самолетов превышает 300 т, а максимальные скоро­сти приблизились к 2000 км/ч. На железнодорожном транспорте страны масса поездов уже в середине 80-х гг. прошлого века воз­росла до 6000—10 000 т, а на речном - до 22 000 — 36000 т.

На каждом виде транспорта существует своя классификация скоростей, причем наиболее сложные, развитые формы она име­ет на железнодорожном транспорте. Здесь, в частности, различа­ют следующие основные виды скоростей:

ходовая — средняя скорость движения поезда на данном отрез­ке линии без учета остановок и потерь времени на разгоны и за­медления. На воздушном транспорте ей соответствует крейсерская скорость;

техническая (перегонная) — средняя скорость движения поезда по перегонам участка с учетом потерь времени на разгоны и замед­ления. Она определяется как возможностями подвижного состава, так и условиями движения на линии или направлении перевозок;

коммерческая (участковая) — средняя скорость движения поез­да в пределах участка с учетом стоянок на промежуточных стан­циях и потерь времени на разгоны и замедления. На других видах транспорта ей соответствует эксплуатационная скорость;

скорость доставки — средняя скорость перемещения груза от момента приема его железной дорогой до выдачи получателю. Эта скорость является качественным показателем всего перевозочно­го процесса.

Скорость доставки может быть определена по формулам:

для грузов = / (6.11)

для пассажиров = / (6.12)

где , — суммарное время в тонночасах или соответственно пассажирочасах, затраченное на перевозку грузов или пассажи­ров на всем пути следования.

На железнодорожном транспорте масса состава поезда слагает­ся из массы перевозимого груза и массы тары вагонов. Масса со­става Q_бр рассчитывается по формуле

=

где F_к — сила тяги локомотива; , ^— удельное сопротивление движению соответственно локомотива и вагонов; Р — расчетная масса локомотива; i_p — величина расчетного подъема.

Зависимость между касательной силой тяги локомотива F_k, ско­ростью движения У и касательной мощностью локомотива N_к выражается формулой

N_к = F_кY/270. (6.14)

Так как при постоянной мощности У₁ F₁= У_гF_г, а масса поезда зависит от F_к, существует непосредственная связь между Q_бр и У. Каждому значению массы поезда при = соnзt соответствует своя скорость. В свою очередь, перевозочная способность зависит от массы и скорости — этих основных параметров регулирования ин­тенсивности перевозок.

На всех видах транспорта имеются способы оптимизации мас­сы составов и скоростей движения. Подход к решению этой зада­чи различен: иногда в качестве критерия оптимальности прини­мают приведенные затраты, иногда — натуральный показатель (пропускная или провозная способность). Выбор критерия зави­сит от характера решаемой задачи.

Частота отправления (движения) транспортных единиц в по­путном направлении определяется минимальным расстоянием между движущимися транспортными единицами по условиям тор­можения. Это расстояние должно составлять не менее У²/(2b), где b — замедление движения при торможении транспортной еди­ницы. Тогда время торможения до полной остановки составит У/(2b). При длине движущейся единицы /_с временной интервал между двумя смежными единицами составит

У= l_С/У+ У/(2b), (6.15)

откуда дифференцированием времени Т по скорости У и прирав­ниваем производной нулю, находим оптимальную скорость, при которой временной интервал между транспортными единицами будет минимальным

= (6.16)

Из уравнения (6.8) нетрудно заключить, что при заданной ско­рости интервалы между транспортными единицами будут мини­мальны, если длина каждой единицы равна

= /(2b) (6.17)

т.е. совпадает с длиной тормозного пути.

Основываясь на изложенном, можно найти максимальную про­пускную способность коммуникации

=1000 / ( (6.18)

где Y₀ — оптимальная скорость движения, км/ч; и — длина соответственно транспортной единицы и тормозного пути, м.

В общем виде провозную способность коммуникации G можно выразить формулой

G= 365N_гQ_бр /10⁶, (6.19)

где Nг — среднесуточное отправление на линию в расчетных транс­портных единицах; Q_бр — средняя масса брутто расчетной едини­цы, т; — отношение массы груза к массе брутто расчетной еди­ницы.

Перевозочная способность однопутных железнодорожных ли­ний, например, при весе поезда брутто 3000 — 4000 т в грузовом направлении фактически достигает 15 — 20 млн. т, а двухпутных линий 60 — 90 млн. т в год и более.

При экономической оценке возможных способов повышения перевозочной способности коммуникаций следует уделять вни­мание учету потерь в связи с задержками железнодорожного подвижного состава из-за наличия конфликтных точек в горлови­нах станций, автомобильного транспорта, пассажиров и пешехо­дов на переездах, а также грузовых поездов в связи с пропуском пригородного поездопотока в часы «пик».