به نقل از «تین نیوز»

◄ کدام خط آهن در اولویت توسعه است؟

تاریخ انتشار: ۸ اسفند ۱۴۰۰ | کد خبر: ۳۴۴۶۶۳۳۱

تین نیوز سعید قصابیان* :

(کاربرد اصل اشباع[1])

هدف از احداث و توسعه خطوط آهن پاسخ به تقاضای حمل باراست. اگر قرار نیست باری حمل شود چه نیازی به راه و راه آهن است؟ وزارت راه متولی حمل و نقل است نه متولی ساخت و ساز.

یک خط آهن (تک خطه) با مسیر مشخص بین مبداء و مقصد معلوم و بار محوری مشخص و سیستم علائم مشخص و کشش دیزلی با توان و سرعت مشخص را در نظر بگیرید که مقدار مشخصی بار بر روی آن حمل می شود.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

مراد از توسعه خط می تواند موارد زیر باشد:

دو خطه کردن برقی کردن افزایش کشش/ سرعت قطارها ارتقای سیستم علائم افزایش بار محوری تغییر واریان ترکیبی از موارد بالا

بدیهی ست که توسعه خط به هدف افزایش ظرفیت آن انجام می شود. اگر بخواهیم دقیق تر باشیم به جای «توسعه خط»  باید از «توسعه سیستم حمل و نقل» شامل سه عصر زیر صحبت کنیم:

سیر و حرکت ناوگان زیر بنا  

 توسعه، محصول عملکرد هماهنگ و هدفمند این سه عنصر است.

بودجه محدود است و نامزدهای توسعه در گوشه و کنار شبکه ریلی کشور منتظر تصمیم وزارت خانه متبوع برای اولویت بندی هستند. یک پاسخ به این انتظار آن است که ببینیم باد از کدام طرف می وزد و کدام لابی قدرتش بیشتر است یا اینکه نظر مقام مافوق به کدام گزینه نزدیکتر است تا دستور توسعه سیستم حمل و نقل را به نفع آن گزینه امضا کنیم. این می شود ناکارشناسی.

پاسخ کارشناسی اما این است که ببینیم کدام مسیر چقدر با اشباع ظرفیت فاصله کمتری دارد و اولویت توسعه (سرمایه گذاری) را به آن بدهیم. پاسخی که البته از پاسخ اول پیچیده تر است و درگرو آن است که نه تنها از حجم و مبادی و مقاصد بارها اطلاع داشته باشیم بلکه برآوردی از آینده هم داشته باشیم. توسعه خطی که با 80 درصد ظرفیت کار می کند بر خطی که با نصف ظرفیت کار می کند، اولیت دارد. آن هم به شرط اشباع ظرفیت در آینده قابل پیش بینی.

ظرفیت خط، حداکثر باری است که می توان روی آن حمل کرد. وقتی تقاضای حمل با ظرفیت خط برابر شود ظرفیت خط اشباع شده است. بدیهی است که درآمد هر سیستم حمل و نقل در حالت اشباع، بیشینه است[2].

بهره وری حکم می کند قبل از سرمایه گذاری برای توسعه، به دنبال بیشینه سازی[3] ظرفیت فعلی باشیم.

W= حمل بار در واحد زمان (تن در روز) را می توان طبق رابطه زیر بیان کرد:

W=P*N                       (1)

N= تعداد قطار در واحد زمان (روز)

P= تناژ خالص هر قطار (تن)

سیکل حمل بار به روش ریلی شامل بازه های زمانی زیر است:

tL = زمان بارگیری

tb = زمان سیر در یک بلاک

tU= زمان تخلیه بار

tP= زمان آماده سازی قطار برای تکرار سیکل حمل بار  

زمان کل سیر یک قطار (T) در یک سیکل حمل بار عبارتست از[4] :

T= tP+tL+(n*(tb+tg)) +tU                        (2)

n = تعداد بلاک ها بین مبدا و مقصد

tg= توقف های پیش بینی نشده در بلاک و ایستگاه   

با توجه به محدودیت ایمنی در سیر قطارها که در یک زمان دو قطار نمی توانند در یک بلاک حضور داشته باشد، هر چه زمان سیر قطار در بلاک کوتاه تر باشد بلاک سریع تر آزاد شده و می توان قطار بعدی را اعزام کرد. لذا فاصله اعزام دو قطار، ( بزرگتر یا) مساوی است با زمان سیر قطارها در بلاک. اگر هدف بیشینه کردن حمل بار باشد باید حالت تساوی را در نظر بگیریم.

قطار اول را فرض کنید که در پایان سیکل قبلی حمل، در مدت tP آماده سرویس دهی مجدد می شود و به مدت tL منتظر بارگیری می ماند و فاصله بین مبدا بارگیری و مقصد را در مدت n*(tb+tg) طی می کند و پس از تخلیه بار(به مدت tU )، ماموریتش به پایان می رسد و به ابتدای سیکل بر می گردد برای آماده سازی و تکرار عملیات.

قطار دوم تا وقتی که قطار اول بلاک اول را خالی نکند نمی تواند اعزام شود. لذا شروع سیکل عملیات قطار دوم باید با تاخیر tb نسبت به قطار اول آغاز شود، نه بیشتر. به عبارت دیگر: وقتی قطار اول در بلاک دوم است قطار دوم در بلاک اول است. وقتی قطار اول در بلاک اول است قطار دوم در حال بارگیری ست. وقتی قطار اول در حال بارگیری است قطار دوم در حال آماده سازی است.همپوشانی هر بیشتر در عملیات قطارها، باعث حمل بار بیشتر در واحد زمان می شود. 

قطار سوم تا وقتی که قطار دوم بلاک اول را خالی نکند نمی تواند اعزام شود. لذا شروع سیکل عملیات قطار سوم باید با تاخیر tb نسبت به قطار دوم و با تاخیر 2*tb نسبت به قطار اول آغاز شود، نه بیشتر. به عبارت دیگر: وقتی قطار اول در بلاک سوم است قطار دوم در بلاک دوم و قطار سوم در بلاک اول است. وقتی قطار اول در بلاک دوم است قطار دوم بلاک اول و قطار سوم در حال بارگیری است. وقتی قطار اول در بلاک اول است قطار دوم در حال بارگیری و قطار سوم در حال آماده سازی است.همپوشانی هر بیشتر در عملیات قطارها، باعث حمل بار بیشتر در واحد زمان می شود.

ضرورت همپوشانی، اهمیت نقش مدیریت سیر و حرکت را در افزایش ظرفیت فعلی نشان می دهد.

همین روال در مورد قطارهای بعدی تکرار می شود و هر قطار با تاخیرtb  نسبت به قطار قبلی اعزام میشود. زمان tb، تابعی است از سرعت متوسط قطار.

با افزایش تعداد بلاک ها بین مبدا و مقصدِ معلوم، طول بلاک ها کوتاه شده، از زمان  tb کاسته می شود. افزایش تعداد بلاک ها الزاما به معنای افزایش تعداد ایستگاه ها نیست [5].

افزایش تعداد بلاک ها الزاما به معنی توقف قطار در همه ایستگاه ها هم نیست. توقف در ایستگاه های بین راه را باید به هدف کمینه کردن[6] زمان سیر، حتی الامکان حذف کرد.

با ساده سازی های فوق، تعداد قطارهایی که می توان در روز اعزام کرد برابر خواهد بود با [7] :

N= (  h -(tP+tL+tU)   ) / (tb+tg)                        (3)

از آنجا که دیمانسیون سمت راست این معادله زمان است و کسر، بدون بعد است، می توان هر واحدی را برای  زمان انتخاب کرد. مثلا ساعت.

h = تعداد ساعات کاری در روز

مثل عددی: فرض کنید یک بار معدنی بین ایستگاه مبدا در معدن و ایستگاه مقصد در مجتمع فولاد به فاصله 200 کیلومتر و با سرعت متوسط 50 کیلومتر بر ساعت توسط مجموعه ای از قطارهای مشابه در یک مسیر تک خطه بصورت پیوسته حمل می شود. در این صورت زمان خالص سیر هر قطار 4 ساعت به دست می آید. اگر 15 دقیقه برای توقف های پیش بینی نشده ( tg ) منظور شود و قطار در مرحله آماده سازی، بارگیری و تخلیه هر کدام دو ساعت منتظر بماند ( جمعا 6 ساعت) و فرایند حمل در 24 ساعت روز جریان داشته باشد ، صورت کسر 18 ساعت و مخرج کسر 4.25 ساعت و N (تعداد قطارهای قابل اعزام در روز)، معادل  4.23 رام بدست می آید[8].

با ترکیب روابط ( 1 ) و ( 3 ) تناژ حمل بار در واحد زمان بصورت رابطه زیر بیان می شود:

W = {  (h -(tP+tL+tU)   )/ (tb+tg)   } * P                        ( 4)

در این مثال، اگر قطار مفروض از یک لکوموتیو 3000 اسب به وزن 120 تن و 20 واگن ( 25 تنی) با ظرفیت بارگیری 65 تن تشکیل شده باشد ، تناژ خالص هر قطار 1300 تن و تناژ ناخالص 1920 تن و با توجه به اعزام 4.23 رام قطار در روز، تناژ خالص روزانه 5500 و تناژ کل 6120 بدست می آید.

( 5)            تناژ کل( ناخالص) = تناژ خالص + وزن لکوموتیو ( ها ) + وزن خالی واگن ها

بیشینه مقدارW ،ظرفیت سیستم حمل و نقل ریلی مفروض ( شامل سیر و حرکت، ناوگان و زیر بنا) را به دست می دهد (= حداکثر بار قابل حمل). همانطور که در بالا گفته شد، در حالتی که تقاضای حمل بار با ظرفیت خط برابر شود، سیستم به حالت اشباع رسیده است.

D=Wmax                   (6)

Wmax= ظرفیت خط (حداکثر بار قابل حمل در واحد زمان)

D = تقاضای حمل[9]

از رابطه ( 4) روشن است که برای بیشینه کردن W ، پارامترهای h وP  باید بیشینه باشند و کمیت های tP ،tL، tU ، tb و tg باید به حداقل ممکن کاهش پیدا کنند.

Wmax=Pmax * Nmax                   ( 7)

Nmax= بیشترین تعداد قطار ممکن در واحد زمان ( روز )

Pmax= حداکثر تناژ خالص هر قطار (تن)

برخی از اقدامات کوتاه مدت برای نیل به بیشینگی تعداد قطارها ( N  ) :

فعالیت

هدف کمّی

متولی

کاهش زمان عملیات بارگیری و تخلیه   

کاهش زمان های   بارگیری و تخلیه (  tL وtU)

صاحبان بار و مراکز تخلیه و بارگیری ( در سیلو، معادن، مجتمع های فولاد ، وزارت نفت، شرکت گاز، بنادر، سیمان ، آلومینیوم ، شیمیایی، پتروشیمی و . . . )

افزایش سرعت  مجاز قطار در بلاک

کاهش زمان سیر(   tb)

راه آهن ( سیر و حرکت) 

افزایش ضریب در دسترس بودن [10]ناوگان از طریق  بهبود سیستم فعلی نگه داری و تعمیرات ناوگان 

کاهش زمانهای توقف در سیر(   tg)

راه آهن ( ناوگان ) 

کاستن از موارد در راه ماندگی قطارها ( افزایش ضریب قابلیت اطمینان[11]) از طریق بهبود سیستم فعلی نگه داری و تعمیرات ناوگان و خط   

کاهش زمانهای توقف در سیر(   tg)

راه آهن ( ناوگان/ زیر بنایی) 

کاهش موارد تقلیل سرعت قطار در مسیر از طریق :

تشکیل قطار برنامه ای کاهش ایستگاه های توقف و افزایش ایستگاه های عبوری اصلاح سوزنها

کاهش زمان سیر(   tb)

راه آهن ( سیر و حرکت/ زیر بنایی) 

مدیریت مسدودی خطوط

کاهش زمانهای توقف در سیر(   tg)

راه آهن ( سیر و حرکت/ زیر بنایی) 

مدیریت تلاقی قطارها 

کاهش زمانهای توقف در سیر(   tg)

راه آهن ( سیر و حرکت) 

کاستن از زمان مانور و تشکیل قطار و کاهش زمان توقف در ایستگاه های بین راه و زمان بازدید و تعمیرات ویژه قطار از طریق تکمیل تجهیزات و نیروی انسانی مانور و بازدید  

کاهش زمان آماده سازی قطار (  tP)

راه آهن ( سیر و حرکت) 

 

تناژ خالص قطار ( P) [12] بستگی دارد به :

تعداد واگن ها ظرفیت بارگیری واگن ها وزن مرده واگن ها[13]

 و توسط پارامترهای زیر محدود می شود:

بار محوری[14]  محدودیت کشش قلاب  شیب و فراز مسیر  طول موثر خطوط ایستگاه ( دگاژ)   قدرت لکوموتیو گاباری  

برای بیشینه کردن مقدارP ، باید تعداد واگن ها ( با توجه به محدودیت طول ایستگاه) و ظرفیت بارگیری واگن ها ( با توجه به محدودیت بار محوری وشیب و فراز مسیر و گاباری)  و کشش لکوموتیوها ( در صورت نیاز[15]) را افزایش داد.  

می دانیم که توسعه سیستم حمل و نقل  برای هر یک از اقدامات بالا مستلزم منابع مالی و همین طور زمان برای اجرا هستند. نمی توان دست روی دست گذاشت تا ظرفیت به اشباع برسد.  

توسعه سیستم حمل و نقل  به هدف افزایش ظرفیت آن انجام می شود. اگر قرار نیست تقاضای حمل بار در آینده افزایش یابد نیازی به افزایش ظرفیت نیست و نیازی به توسعه هم نیست. اما اگر برآوردها، از افزایش تقاضای حمل بار در آینده حکایت می کند باید قبل از رسیدن به وضعیت اشباع فرایند توسعه را شروع کرد ( منحنی بالا):

اگر اجرای پروژه دو خطه کردن p سال زمان لازم دارد باید p سال قبل از رسیدن به مقطع زمانی پیش بینی شده برای اشباع ، عملیات فنی و اجرایی آغاز شود. اگر اجرای پروژه برقی کردن q سال زمان لازم دارد باید q سال قبل از رسیدن به مقطع زمانی پیش بینی شده برای اشباع ، عملیات فنی و اجرایی آغاز شود. اگر اجرای پروژه افزایش بار محوری r سال زمان لازم دارد باید r سال قبل از رسیدن به مقطع زمانی پیش بینی شده برای اشباع ، عملیات فنی و اجرایی آغاز شود. . . . .  

اگر نتوانیم تقاضای حمل بار در آینده را پیش بینی کنیم، توسعه سیستم حمل و نقل معنی ندارد.

جمع بندی و نتیجه گیری:

هدف از احداث و توسعه خطوط آهن پاسخ به تقاضای حمل بار است. اگر قرار نیست باری حمل شود چه نیازی به راه و راه آهن؟ وزارت راه متولی حمل و نقل است نه متولی ساخت و ساز.

اولویت بندی توسعه خطوط بستگی به این دارد که کدام مسیر چقدر با اشباع ظرفیت فاصله کمتری دارد؟ پاسخی این سوال در گرو آن ست که نه تنها از حجم و مبادی و مقاصد بارها اطلاع داشته باشیم بلکه برآوردی از آینده هم داشته باشیم.

توسعه سیستم حمل و نقل (شامل سیر و حرکت ، ناوگان و زیر بنا) به هدف افزایش ظرفیت آن انجام می شود.اگر یک سیستم حمل و نقل امروز زیر ظرفیت کار می کند و افزایش تقاضا برای آینده پیش بینی نمی شود توسعه موضوعیت ندارد. اما در صورتی که افزایش تقاضا در آینده پیش بینی می شود باید قبل از اشباع ظرفیت دست به کار توسعه شد.

اگر نتوانیم تقاضای حمل بار در آینده را پیش بینی کنیم، توسعه سیستم حمل و نقل معنی ندارد. مگر اینکه بخواهیم فقط یک پروژه انجام داده باشیم و تنها به دنبال جلب رضایت مقام مافوق باشیم.

پاورقی ها 

[1] در این مورد رجوع کنید به مقاله  ◄ اصل اشباع در حمل‌و‌نقل ریلی" در تین نیوز / ۱۳۹۷/۰۶/۰۴ / کد خبر: 172255 

[2]  این که آیا این درآمد بیشینه، کفاف سرمایه گذاری برای احداث و هزینه های نگهداری این خط را می دهد سوال مهمی ست اما موضوع این نوشته نیست.

[3] Maximization

[4]  در اینجا به هدف ساده سازی، طول بلاک ها و زمان سیر در همه بلاک ها با هم مساوی فرض شده است.

[5] امروزه با استفاده از سیستم های علائم پیشرفته یک بلاک فیزیکی را می توان به دو یا چند قطعه مجازی جدا از هم تفکیک کرد به طوریکه وقتی قطار از قطعه اول عبور کرد بتوان قطار دوم را اعزام کرد قبل از اینکه قطار اول به ایستگاه بعدی رسیده باشد. ( بلاک متحرک ( Moving block)  به جای بلاک ثابت( Fixed block ) .این سیستم هم اکنون در مترو به کار گرفته می شود. برای توسعه این فن آوری  در راه آهن نیازمند یک بستر مخابراتی قوی و ایمن برای تبادل اطلاعات هستیم از جمله سیستمGSM-R( Global system for mobile communication-Railway

(با تشکر از راهنمایی های استاد محترم جناب آقای ویسه و همکار محترم سرکار خانم رحمانزاده). 

[6] Minimization 

[7] در روابط ریاضی این متن، برای ضرب از علامت  ( * ) و برای تقسیم از علامت ( / ) استفاده شده است.

[8] در حالتی که مسیر تک خطه باشد و قطارها مسیر برگشت را به صورت خالی طی کنند، تناژ حمل در واحد زمان عملا نصف می شود زیرا نصف ظرفیت خط به برگشت قطارهای خالی اختصاص پیدا می کند.

[9] Demand

[10] Availability

[11] Reliability

[12] در اینجا به هدف ساده سازی، اندازه و تناژ قطارها با هم مساوی فرض شده است.

[13] با توجه به محدودیت بار محوری، وزن مرده ، ظرفیت بارگیری واگن ها را کاهش می دهد.

[14] Axle load

[15]  در این مورد رجوع کنید به مقاله « لکوموتیو 3000 اسب بهتر است یا لکوموتیو 4000 اسب» در تین نیوز / 4/12/1400/ کد خبر : 240559

 

* کارشناس حمل و نقل

سعید قصابیان وبلاگ‌نویس آخرین اخبار حمل و نقل را در پربیننده ترین شبکه خبری این حوزه بخوانید

منبع: تین نیوز

کلیدواژه: حمل و نقل کارشناسی سرمایه گذاری معدن سیمان نیروی انسانی بارگیری واگن ها منابع مالی تین مترو منابع مالی حمل و نقل ریلی شرکت راه آهن شبکه ریلی قطار باری ترانزیت ریلی سرمایه گذاری ریلی توسعه خطوط ریلی تامین مالی برقی کردن خطوط ریلی راه آهن ایران برقی کردن راه آهن بهره وری ریلی سرعت قطار دوخطه کردن راه آهن توسعه سیستم حمل و نقل توجه به محدودیت قبل از رسیدن بلاک اول قطار دوم حال بارگیری ظرفیت بارگیری تقاضای حمل افزایش ظرفیت افزایش تعداد نسبت به قطار واحد زمان اشباع ظرفیت عملیات قطار داشته باشیم ایستگاه ها آماده سازی تعداد قطار سیر و حرکت بار محوری کاهش زمان ظرفیت خط زمان سیر آغاز شود بین مبدا پیش بینی قطار سوم توسعه خط واگن ها راه آهن

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.tinn.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «تین نیوز» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۴۴۶۶۳۳۱ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

توسعه فضاهای بهداشتی و درمانی در شهرستان اردبیل در دست اقدام است

ایسنا/اردبیل فرماندار اردبیل گفت: توسعه فضاهای بهداشتی و درمانی در شهرستان اردبیل اولویت بوده و در دست اقدام است.

سیدمحمد اعتماد اعجازی ۶ اردیبهشت در جلسه با کادر مراکز بهداشت به مناسبت هفته سلامت ضمن قدردانی از تلاش های کادر درمان و پرستاران اظهار کرد: توسعه فضاهای بهداشتی و درمانی در شهرستان اولویت اساسی است.

وی با اشاره به سرانه پایین تخت بیمارستان و فضاهای درمانی شهرستان اردبیل گفت: برای توسعه فضاهای درمانی و بهداشتی شهرستان اردبیل چندین پروژه در دست اجرا است.

مشاور استاندار از پیشرفت خوب عملیات اجرایی ییمارستان نجف زاده خبر داد و بیان کرد: با راه اندازی این پروژه گام بزرگی در توسعه فضاهای بهداشتی در شهرستان برداشته می شود.

اعتماد اعجازی تصریح کرد: در حال حاضر خیلی از حوزه ها به مساُئل اقتصادی رقم خورده است و این امر با ورود بخش خصوصی و توسعه اشتغال رقم می خورد.

وی گفت: حمایت های لازم برای سرمایه گذاری درشهرستان انجام می شود و در این راستا روند سرمایه گذاری در شهرستان تسهیل شده است.

انتهای پیام