Теоретические основы рационального размещения элементов железнодорожных промышленных транспортно-технологических систем

За 170 лет существования отечественного железнодорожного транспорта он был и остается источником и предпосылкой значительных успехов в жизни российского общества. На современном этапе деятельность магистральных и промышленных железных дорог заключается в эффективном удовлетворении рыночного спроса на транспортные услуги, повышении конкурентоспособности, достижении экономической эффективности и финансовой устойчивости, создании системы государственно-частного партнерства в целях реализации государственной политики в области экономики, обороны и развитии социальной сферы. Российские железные дороги по производственным и техническим показателям занимают передовые позиции в мире. Грузонапряженность дорог, производительность локомотивов и вагонов превышают аналогичные показатели ведущих зарубежных стран США, Канады, Франции. По объемам перевозок грузов и пассажиров российские железные дороги находятся на вторых-третьих местах, по безопасности движения — на первых местах. Технические показатели транспортной системы России по состоянию на 01.01.06 г. [36] приведены в табл. 1.

Таблица 1 — Технические показатели транспортной системы России.

Виды элементов транспортной системы Протяженность, тыс км.

Сеть железных дорог общего пользования, 85,3 в т. ч. двухпутные линии, 36,6 в т. ч. электрифицированные линии 42,92.

Пути промышленного железнодорожного транспорта 55,0.

Линии метрополитенов 0,423.

Трамвайные пути 2,82.

Троллейбусные линии 4,85.

Сеть автомобильных дорог с твердым покрытием 871,0.

Судоходные внутренние водные пути 101,7.

Воздушные линии 600,0.

Если оценить первичную работу всех видов транспорта в отраслях экономики, то на долю промышленного железнодорожного транспорта относится около 27% объема перевозок, на долю автомобильного — 55%, трубопроводного — 8%, магистрального железнодорожного — 9%, водного транспорта — 1% [192].

Важнейшим элементом транспортного комплекса страны является про> мышленный транспорт, на путях которого зарождается и погашается более 80% грузопотока, перерабатываемого магистральным транспортом. В связи с коренными изменениями общественно-политическими и промышленными приоритетами увеличивается роль транспорта, обеспечивающего функционирование и развитие экономики.

18 мая 2001 года правительством России утверждена «Программа структурной реформы на железнодорожном транспорте», которая предусматривает три этапа и рассчитана до 2010 г. В 2003 г. .создано открытое акционерное общество «Российские железные дороги» (ОАО «РЖД»), которое взяло на себя всю полноту хозяйственной деятельности на транспорте.

Следующим важнейшим этапом явились разработки федеральных целевых программ (ФЦП), в т. ч. «Стратегия развития железнодорожного транспорта до 2030 года». Она предусматривает [99] строительство свыше 20 тыс. км новых магистральных линий и освоение более 20 сырьевых месторождений, комплексное развитие международных транспортных коридоров и ж.-д. подходов к морским портам Северо-Западного, Дальневосточного и Азово-Черноморского бассейнов, создание опорной сети терминально-логистических центров (до 40 единиц, в т. ч. и за рубежом).

По итогам 2007 г. [36, 97, 98] на сети железных дорог России отправлено 1,31 млрд т грузов (увеличение на 2,5%), перевезено свыше 1,3 млрд пассажиров, грузооборот превысил 2,2 трлн т-км. Впервые за последние 14 лет достигнут уровень погрузки 4 млн 290 тыс т в сутки (17.10.07 г.), что на 30% выше соответствующих показателей 1993;1994 гг. Следует отметить высокую динамику роста погрузки готовой продукции в сравнении с 2006 г.: машины и оборудование на 14%, автомобили — 30%, металлоконструкции — 18%, зерно — 25%, грузы в контейнерах — 5%.

Структура погрузки основных грузов на железнодорожном транспорте приведена в табл. 2. В сравнении с 2005 г. объемы погрузки в 2006 г. увеличились: каменного угля — на 1,7%, нефти — на 4,4%, черных металлов — на 2,2%, строительных грузов — на 12,6%, лесных грузов — на 8,2%.

Таблица 2 — Погрузка грузов по сети железных дорог, млн т.

Грузы 2005 г. Прогноз.

2010 т. 20,15 г.

Погрузка всего, в том числе: 1273,3 1480,0 1675,0 уголь 278,7 318,0 345,0 кокс. 11,3 12,8 14,0 нефтегрузы 219,0 253−7 271,5 руда 127,2 147,5 168,8 черные металлы 73,6 85,0 ^ 94,7 лесные грузы 64,4 75,0 87,0 минерально-строительные 289,3 334,5 380,5 удобрения 43,4 46,0 49,5 хлебные 23,8 27,5 29,0 прочие 142,6 180,0 235,0.

75% общего объема погрузки и выгрузки грузов выполняется на более чем 24 ООО железнодорожных подъездных путях, обслуживающих грузоотправителей и грузополучателей, из которых 65% подъездных путей находится на балансе предприятий, а остальные — на балансе железной дороги. Доля затрат на промышленный транспорт в общих затратах на производство промышленной продукции колеблется в пределах от 10 до 60%.

Промышленно-транспортные узлы являются важнейшим макроэлементом экономики страны, обеспечивающим экономическую стабильность и обороноспособность, связывающим в единую технологическую цепь производство и транспорт (общего и необщего пользования), а также влияющим на социальную и экологическую сферу. Следует отметить, что в кризисные периоды экономики страны (1996 — 1999 гг., 2008 — 2009 гг.) недостаточное внимание уделяется развитию промышленных узлов, транспортных систем и оптимизации размещения производственно-транспортных объектов, в результате чего по уровню материально-технической базы и современным технологиям промышленные узлы стали отставать от уровня развития транспортных узлов общего пользования.

На современном сложном экономическом этапе возрастает роль отраслевой науки в более детальных и качественных разработках технического и технологического перевооружения транспорта. Федеральными целевыми программами модернизации транспортной системы России предусматриваются следующие основные инновации в транспортной стратегии [97, 99]:

— совершенствование законодательной и нормативной базы взаимодействия магистрального, промышленного транспорта и пользователей их услуг;

— широкое внедрение современных информационных технологий в организацию транспортного процесса;

— реконструкция и развитие промышленно-транспортных узлов на важнейших направлениях грузопотоков на основе современных методик комплексной оптимизации размещения производств и инфраструктуры;

— концентрация сортировочной и грузовой работы в крупных промышленно-транспортных узлах;

— оценка синергетического характера транспорта в развитии регионов и промышленных узлов.

В диссертации исследуются промышленные транспортно-технологические системы (TTC) Северо-Кавказского экономического региона (СКЭР). Известно, что СКЭР — самый многонациональный район России. Здесь проживает более 40 национальностей. Ш численности населения (17,7 млн чел.) СКЭР занимает третье место в РФ [46, 131, 144] после Центрального и Уральского регионов. Средняя плотность населения района — 49,8 чел. на км, что более чем в 5 раз выше, чем в целом по России. На территории СКЭР размещены промышленно-транспортные системы практически всех видов и отраслей экономики (как сравнительно «молодых» по вводу в эксплуатацию, так исторически сложившихся), имеется 12 припортовых станций, 9 международных портов, 3 крупнейших в РФ нефтеперевалочных базы.

По территории региона проходят важнейшие транспортные коридоры, в том числе международные (Восток — Центр — Запад, Центр — Север и Юг, автомобильная магистраль «Кавказ» и др.). К числу перспективных и треб" 5тощих дальнейшего развития транспортных направлений Северо-Кавказского региона относятся: продление международного транспортного коридора № 7 (Дунайского) через промышленно-транспортные узлы в водном и сухопутном сообщениях по маршруту Дунай — Черное море — Волго-Донской канал — Балтийское море — Канал Майн-Рейнразвитие инфраструктуры Международного транспортного коридора № 9 (Критского) по маршруту Санкт-Петербург — Москва — Ростов-на-Дону — Новороссийск — Астрахань [193].

В настоящее время задача реконструкции и развития TTC СКЭР сталкивается с трудностями поиска оптимальных мест размещения предприятий и транспортных коммуникаций. Исторически сложилось, что «старые» TTC размещены вблизи жилых застроек и при дальнейшем развитии городов их производства оказываются внутри селитебных зон. Это приводит к нерациональной компоновке, запутанным транспортно-технологическим схемам, нарушениям требований безопасности и экологической напряженности.

Современные решения по размещению элементов железнодорожных промышленных TTC не всегда отвечают требованиям рациональности вследствие сложности и многовариантности задач: строительство промышленно-транспортных объектов производится однократно, а эксплуатация — в течение многих десятилетий. Поэтому необходимы новые комплексные методы направленного поиска рациональных вариантов компоновок TTC на основе адаптивных критериев.

Целью диссертационного исследования является разработка новой ^ комплексной теории рационального размещения элементов железнодорожных промышленных транспортно-технологических систем с учетом значимых факторов.

Решаются следующие основные задачи:

— исследование научного, методического и практического опыта формирования схем железнодорожных промышленных TTC;

— влияние основных факторов, определяющих эффективность размещения и использования элементов транспортно-технологических комплексов;

— разработка новой методики системной классификации промышленно-транспортных узлов с учетом современных требований и логистических концепций;

— определение условий, определяющих эффективность размещения и использования комплекса станционных объектов железнодорожных транспортно-технологических систем с учетом влияющих факторов;

— разработка новых моделей функционирования взаимоувязанного комплекса производственно-транспортно-складских устройств на основе применения методов математического программирования, теории вероятностей и массового обслуживания;

— разработка инструментария практического моделирования генерального плана агрегированного комплекса промышленно-транспортного узла с рациональным размещением производственно-транспортно-технологических систем на основе новых критериев оценки;

— практическое исследование возможностей рационального размещения центров поездных и маневровых нагрузок промышленно-транспортного узлагрузораспределительных комплексов, накопительных терминалов и производственно-транспортных подсистем;

— внедрение разработанных методов рационального размещения элементов железнодорожных промышленных TTC в практику проектирования, в том числе автоматизированного.

Объектом исследования является техническое оснащение, компоновочные решения и технология работы основных железнодорожных промышленно-транспортных узлов Северо-Кавказского экономического региона и промышленные TTC других регионов, взаимодействующие с СКЭР.

Предмет исследования — методология традиционного и автоматизированного проектирования генеральных планов железнодорожных промышленно-транспортных узлов и распределительных систем.

Методологической основой исследования послужили труды отечественных и зарубежных ученых в области проектирования и размещения элементов железнодорожных промышленных TTC, применения методов системного анализа, экономико-математического программирования, теории графов, массового обслуживания в моделировании транспортных систем, а также программные документы, законодательные и нормативные акты Правительства РФ по развитию транспорта, региональные статистические данные.

На защиту выносятся:

1. Концепция и теоретическое обоснование размещения элементов железнодорожных промышленных TTC на принципах рациональности.

2. Комплексная теория рационального размещения производственно-транспортно-технологических и складских систем промышленных узлов.

3. Метод и оценочные критерии компоновочных решений размещения элементов транспортно-технологических систем при проектировании генпланов промышленных узлов.

4. Практический инструментарий реализации проектов рациональных компоновок TTC на основе созданных программных научных комплексов.

Научная новизна. В диссертации впервые разработана теория рационального размещения элементов железнодорожных промышленных TTC на основе универсального методологического подхода к комплексному проектиро-* ванию производственно-транспортно-технологических и складских систем промышленных узлов, что позволяет экономить трудозатраты на проектные работы и сокращать стоимость строительства.

Практическая значимость. Разработанные автором в диссертации методы, модели и алгоритмы решения задач реализованы в программных научных комплексах: «узел», «станция», «сортировочный комплекс», «размещение», «терминал», «путевое развитие», которые позволяют в автоматизированном режиме размещать и проектировать элементы транспортно-технологических систем узлов с учетом взаимодействия различных видов транспорта при перевозках грузов.

Разработанная в диссертации методология рационального размещения и проектирования элементов TTC реализована проектными институтами:

Кавжелдорпроект" г. Ростов — при компоновке вариантов реконструкции складских комплексов Чертково, Невинномысская, Донская-Промышленная Ставропольского края и новом строительстве терминалов Ростовского и Крымского узловпри разработке масштабных планов основных станций главного хода северного направления Сев.-Кав. ж. д.- при формировании рекомендаций по переустройству станций Крымская, Адлер, 9 км;

ОАО «Мосгипротранс» г. Москва, отдел «Станций и узлов» — при разработке технического проекта накопительно-перегрузочного терминала в районе 9 км Крымского узлапри реконструкции четной сортировочной системы станции Лихая;

Службой перевозок Северо-Кавказской железной дороги — при зонировании территории предприятий северо-западного промузла с грузовой станцией Ростов-Западныйпри развитии Крымского, Новороссийского транспортных узловпри переустройстве важнейших сортировочных станций дороги (Ба-тайск, Краснодар, Лихая). Теория принципиального развития промышленного узла при размещения транспортно-складских объектов внедрена в логистическом центре СКЖД с выбором размещения терминального комплекса на станции Заречная Ростовского узла.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку: на Международной научно-практической конференции Ростовского государственного строительного университета (РГСУ, г. Ростов н/Д, 1997 г.) — на Четвертой Международной научно-практической конференции «Телекоммуникационные и информационные технологии на транспорте России — ТелеКомТранс-2006» (г. Сочи) — на ЬХУ1 Международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта» (г. Днепропетровск, ДИИТ, Транспортная академия Украины, май 2006 г.) — на научно-теоретических и научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава Ростовского государственного университета путей сообщения (РГУПС) в 2000;2009 гг. Результаты исследований докладывались и были одобрены на расширенных заседаниях и семинарах кафедр «Станции и грузовая работа» и «Управление эксплуатационной работой» РГУПС- «Организация перевозок и дорожного движения» РГСУ- «Железнодорожные станции и узлы» МИИТа и ПГУПС (ЛИИЖТа) в 2007 — 2009 г.

Результаты диссертации также использовались при подготовке учебных курсов «САПР ж.-д. станций», «Проектирование пассажирских, грузовых станций и узлов», «Контейнерно-транспортная система», «Технология и автоматизация проектных работ», «Железнодорожные станции и узлы» РГУПС и РГСУв курсовом и дипломном проектировании, о чем получен акт внедрения и гранты Северо-Кавказской и Приволжской железных дорог.

Публикации. Результаты автррских исследований опубликованы в 55 печатных научных работах. Из них по теме диссертации — 37, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК — 11, в двух монографиях и четырех главах учебника для вузов «Железнодорожные станции и узлы промышленных районов».

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и шести приложений. Общий объем работы — 368 страниц, 124 иллюстрации, 85 таблиц'.

Список использованных источников

включает 196 наименований.

5.4 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ Как показывают исследования грузопотоков узлов Азово-Черноморского бассейна, несмотря на кризисные явления, в перспективе планируется увеличение объемов перевозок. Имея выгодное экономико-географическое положение, узлы СКЭР с морскими портами находятся на стыке основных грузовых потоков. Сюда тяготеют поволжская, азербайджанская и казахстанская нефтьлипецкие, уральские и казахстанские металлыставропольские и кубанские удобрения и зерносибирский лес и другие грузы. Согласно программам модернизации промышленно-транспортных узлов Юга России необходимо развитие основных сортировочных станций Баг тайск, Лихая, Тихорецкая, совершенствование накопительно-распределительных систем Таманского (Крымского), Новороссийского, Ростовского и других узлов, усиление мощности станционных устройств грузовых станций, работающих на южные порты.

В пятой главе определена экономическая эффективность от внедрения разработанной теории концентрации транспортно-технологических систем в промышленных узлах по одноэтапным вложениям. Результаты научных разработок диссертации внедрены на станциях Сев.-Кав. ж. д. и в промышленных узлах СКЭР, опубликованы в журналах и сборниках научных трудов. Получена дополнительная прибыль от использования научных разработок. Например, при рационализации обходов в Ростовском узле по проектным предложениям экономится расходов на пропуске только одного грузового поезда 639,24 руб. Экономия средств в год составляет 11,7 млн руб.

Особое значение имеет выполненная при участии автора работа «ТЭО развития Крымского ж.д. узла, как накопительно-распределительной системы портовым станциям Азово-Черноморского бассейна». В ней определены и сформулированы основные пути развития TTC при возрастающих объемах перевозок грузов и пассажиров:

— повышение пропускных способностей линий и участков за счет строительства вторых главных путей в Крымском и Таманском узлах;

— электрификация путей и станций на главных направлениях перевозок;

— внедрение прогрессивных видов тяги, увеличение плеч обслуживания и оборота локомотивов;

— удлинение приемоотправочных путей на портовых станциях до 1050 — 1250 м для пропуска поездов повышенной массы и длины (5000 т и более);

— увеличение количества приемоотправочных и сортировочных путей на существующих станциях;

— создание современных сортировочных систем на участковых и грузовых станциях (горки малой мощности с тормозными позициями);

— строительство путепроводных развязок в узлах и на подходах к ним для ликвидации враждебных маршрутов и повышения безопасности движения поездов;

— повышение перерабатывающей способности перегрузочных терминалов в портах за счет развития и нового строительства причалов;

— создание и строительство накопительных грузовых терминалов на подходахчк портам.

Прибыль от перевозочной деятельности на данном направлении при завершении строительства в 2020 г. превысит транспортную составляющую почти в два раза.

Внедрена работа по южной системе ст. Батайск «Проектирование продольных профилей сортировочных горок и путей сортировочных парков северной и южной систем станции Батайск». За счёт снижения энергетических расходов на расформирование вагонов и повышения перерабатывающей способности горки экономия средств по одной системе составила 1 млн руб.

Экономический эффект от внедрения и строительства новых парков и механизированной горки средней мощности в южной сортировочной системе станции Лихая составит 54,31 млн руб.

С применением методов рационального проектирования ПЖДС выполнена разработка масштабной схемы участковой станции Таманская на 9 км Крымского узла по данным грузопотоков 2020 г. Эффективность проекта составляет 91,33 млн руб.

Логико-графическая интеграция научных комплексов «размещение», «терминал» и «ПЖДС» внедрена при автоматизации проектирования генерального плана выгрузочного накопительного терминала («сухого порта») на новой участковой, станции 9 км в Таманском (Крымском) узле. Терминал позволит накапливать судовые партии порта в случае форс-мажорных обстоятельстввыполнять комплекс таможенных, карантинных и коммерческих операцийразгрузить складские площади порта. На основе вероятностного анализа форс-мажорных причин неприема грузов НМТП определена доля грузопотока в «брошенных» поездах, приходящаяся на складские емкости терминала. В результате работы комплекса «НК — терминал» получены рациональные компоновки складских объектов и сформирован масштабный план комплекса. Общие капитальные вложения по проекту составили 438 млн руб. Годовой экономический эффект равен около 60 млн руб., которые окупаются за срок меньший нормативного при коэффициенте Ен = 0,125.

За счет рационального размещения объектов выгрузочных комплексов в Ростовском узле и северо-западной промзоне получено сокращение транспортных расходов на 10,6 млн руб.

При реальном проектировании Северо-Восточного промышленного узла с рациональным размещением в нем предприятий строительной индустрии транспортные расходы сократились на 112,3 млн руб. в год по сравнению с существующим положением, высвобождено 49 га земельных угодий.

В результате применения научных комплексов и создания универсальных алгоритмов и программ получен косвенный эффект от сокращения сроков проектирования и штата исполнителей в 2 — 3 раза на одном проекте.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Диссертация посвящена разработке теории рационального проектирования и размещения элементов железнодорожных промышленных транс-портно-технологических систем с учетом значимых факторов. Промышленный железнодорожный узел рассматривается как единая сложнокомплекси-рованная производственно-транспортно-складская структура с общей целью функционирования систем магистрального, промышленного транспорта и производства для получения наибольшей суммарной прибыли.

1. Исследованы компоновочные решения основных узлов СКЭР (Ростовского, Таганрогского, Шахтинского, Краснодарского, Крымского, Новороссийского, Волгодонского, Махачкалинского, Ставропольского, Невинно-мысского, Нальчинского), а также важнейших промузлов добывающей и металлургической промышленности, взаимодействующих с транспортной системой СКЭР, и зарубежных узлов США, ФРГ, Франции, Японии и др.

Определена зависимость мощности путевого развития 58 станций основных узлов СКЭР от количества обслуживаемых ими предприятий обрабатывающей и добывающей промышленности. Установлено, что имеется значительный разброс значений с наибольшей плотностью путевой топологии от 3-х до 45 путей (без учета главных путей) при количестве предприятий, равном от одного до 28. Графики зависимостей для небольших станций имеют экспоненциальный характер с переходом в линейную зависимость для крупных узловых станций.

2. Разработана новая методика системной классификации промышлен-но-транспортных узлов по пятнадцати признакам с учетом современных тенденций развития TTC и логистических концепций. В исследовании предложено классификацию узлов по виду преобладающей транспортно-технологической составляющей дополнить позициями: транзитные мульти-модальные и производственно-терминальные, которые позволят учесть степень вовлечения региональной TTC в международное транспортное производство.

3. Исследованы теоретические и практические результаты отечественного и зарубежного проектирования и размещения элементов железнодорожных промышленных TTC. Установлено, что существующая отечественная методология компоновочных решений требует развития на основе новых технологических требований с учетом передовых зарубежных разработок. Анализ существующих методов размещения и проектирования TTC показал, что наиболее часто используются экономико-математическое программирование, теория вероятностей и массового обслуживания, статистический анализ, теория графов и сетей, методы системного анализа, экспертных оценок.

Установлено, что математически точное решение задач размещения и проектирования элементов железнодорожных промышленных TTC затруднено большим количеством влияющих факторов, поэтому в дальнейших теоретических исследованиях работы используется термин «рациональное размещение производственно-транспортно-складских объектов» узлов. Элементами TTC, в зависимости от уровня рассмотрения, являются промышленные узлы, станции, предприятия, ПЖДС, порты, складские комплексы, сортировочные устройства, парки, ремонтно-экипировочные устройства й т.п.

4. Разработаны рациональные транспортно-технологические структуры промышленных сортировочных и грузовых станций как многоканальных систем обслуживания. Уточнен моделирующий алгоритм функционирования транспортно-технологической системы железнодорожной станции и сформирована блок-схема алгоритма процесса обслуживания заявок.

В работе формализовано понятие скорости транспортного обслуживания и ее критерий оценки — коэффициент задержки по видам подсистем. Для формирования связанной модели подсистемы обслуживания узла применен критерий «уровень организации подсистемы маневровой работы», который выражается через интегральный безразмерный показатель, оценивающий количественную и качественную стороны организации технологического процесса.

5. Сформированы этапы новой методологии рациональной концентрации элементов железнодорожных промышленных TTC.

Первым является поиск рационального размещения промышленных сортировочных, распределительных и сырьевых станций в узле. Для формализации транспортно-технологических связей узла используется логико-графическое моделирование. На основе разработанного авторского метода попарных сравнений маршрутов перевозок по каждой вершине графа сети определяется кратчайший маршрут по разработанному алгоритму. Решение транспортной задачи формализовано для автоматизации расчетов и выполнена апробация на примерах размещения распределительных станций.

Второй этап — проектирование генерального плана промышленного узла. Впервые разработана методика системно-матричного представления, при которой фиксируются центры распределения грузопотоков промышленного узла со стороны железнодорожного, автомобильного, водного и других видов транспорта с назначением точек входа и выхода, определяются положения селитебной и защитных зон, намечается исходное местоположение и размеры производственно-заводской зоны в соответствии требованиями СНиП, экологическими, социальными и архитектурными требованиями. Созданы новые системно-матричные схемы узлов обрабатывающей и добывающей промышленности и выполнена постановка экономико-математических моделей с критериями рациональности.

Для решения задач компоновки генпланов (третий этап) автором разработана модификация критерия оптимальности метода двойного предпочтения при размещении объектов. Введен новый понятийный инструментарий и терминология рационального проектирования: «модуль зоны» — предприятие с наименьшими геометрическими размерами- «вес объекта» — суммарные расходы на перевозку грузов данного предприятия всеми видами транспорта на единицу расстояниякоэффициенты «нагрузки» элементов TTC. Создана методика последовательности выбора объектов на основе перекрестного ранжирования ТСС по их «весам» в зависимости от вида транспорта.

Четвертый этап — рациональное размещение транспортно-складских систем в промышленных узлах, выгрузочных баз и грузораспределительных центров предложено определять на основе уточненных экономико-математических моделей со сведением к комбинаторной транспортно-производственной задаче. Для решения используется метод потенциалов, обеспечивающий надежность получения оптимума с относительно эффективным процессом сходимости.

Разработанная в диссертации универсальная методика системно-матричного представления транспортно-технологических систем узла формализована для транспортно-складских систем. Впервые разработаны системно-матричные схемы грузовых комплексов тупикового, комбинированного и сквозного типов, позволяющие учесть субъективные (складские) и объективные (системные) требования к ТСК.

6. Сформирована интегральная функция эффективности проектного решения по размещению транспортно-технологических устройств в узле относительно установленного в диссертации критерия «вес» объекта. Для формирования общесистемного критерия оценки генеральных планов выделены функциональные зависимости количественных, качественных и стоимостных показателей с учетом значимых факторов (социальных, экологических). Установлены показатели надежности, энтропии и уровней организации производственно-транспортных структур.

7. Научной новизной работы являются определение основных системо-логических парадигм рационального проектирования (целенаправленность, сложность, целостность, наблюдаемость, управляемость, устойчивость, адаптация, человеческий фактор, открытость) и установление механизмов их использования. Для этого сформированы новые методологические комплексы постановки задач и технологии принятия решений: «узел», «станция», «сортировочный комплекс», «размещение», «терминал», «ж.-д. путь», которые развивают инструментарий рационального размещения и проектирования.

8. Созданы программные научные комплексы (НК): «НК — узел» для поиска рационального размещения предприятий в промышленных узлах при проектировании генеральных планов- «НК — станция» позволяет находить рациональное размещение заводской сортировочной или грузораспредели-тельной станции в промышленном железнодорожной TTC- «НК — сортировочный комплекс» для автоматизированного расчета, проектирования и выбора сортировочных устройств различных типов и мощности на промышленных сортировочных, заводских и грузовых станциях- «НК — размещение» позволяет находить рациональное размещение грузораспределительного терминала в промышленном железнодорожном узле с минимальными внутриуз-ловыми транспортными расходами- «НК — терминал» обеспечивает проектировщиков начальной информацией о размещении складов внутри грузовых комплексов (терминалов, выгрузочных баз, грузовых дворов). На основе матричного изображения складской территории с модульным представлением объектов, грузопотоками и себестоимостями перевозок грузов различными видами транспорта решается задача наилучшей компоновки по сумме миниk мальных транспортных расходов- «НК — ПЖДС» позволяет в автоматизированном и ручном режиме выполнять электронное проектирование путевого развития промстанций и терминалов, выбирать рациональную конфигурацию горловин и парков грузовых станций и в целом ПЖДС.

В результате применения научных комплексов получено: сокращение сроков проектирования генеральных планов в 2—3 раза или экономия 2 млн руб. на одном проектесокращение итераций поиска рационального размещения транспортных объектов от 72−100 при полном переборе до 3−5 по разработанной методикеулучшение показателей генпланов: коэффициента застройки с 0,15−0,17 до 0,26−0,3- коэффициента использования территории с 0,5−0,57 до 0,7−0,75- высвобождение земель до 20%.

9. Результаты исследований внедрены при развитии Крымского про-мышленно-транспортного узла, как накопительно-распределительной системы портовым станциям Азово-Черноморского бассейна. Прибыль от перевозочной деятельности на данном направлении при завершении строительства в 2020 г. составит 1,64 млрд руб. С применение методов рационального проектирования ПЖДС выполнена компоновка масштабной схемы участковой станции Таманская на 9 км Крымского узла.

Логико-графическая интеграция «НК — размещение», «НК — терминал» и «НК — ПЖДС» апробирована при автоматизации разработки генерального плана выгрузочного накопительного терминала («сухого порта») на новой участковой станции 9 км. В результате расчетов на основе «НК — терминал» получены рациональные компоновки складских объектов и сформирован масштабный план комплекса.

Эффективность созданной методологии подтверждается при проектировании продольных профилей сортировочных горок и путей парков южной и северной систем станции Батайск, южной сортировочной системы станции Лихая.

Применение разработанных методов рационального проектирования позволило улучшить в 1,2—1,5 раза показатели генеральных планов транс, портно-складских комплексов станций Ростов — Товарный, Донская — Промышленная, Чертково, Минеральные Воды.

Результаты диссертации внедрены на станциях и узлах СевероКавказской железной дороги, в проектных организациях (прил. 6), а также опубликованы в двух монографиях, учебнике для вузов (в соавторстве) и научных статьях.