پایان نامه ارزیابی اقتصادی و فنی و راه‌اندازی قطار سریع‌السیر در مسیر تهران – زنجان
- مقدمه
پس از جنگ جهانی دوم، صنعت راه آهن در اکثر نقاط دنیا با بی اقبالی روبرو شد. از دلایل عمده عدم رشد این صنعت در سالهای اولیه پس از جنگ رشد سریع صنایع اتومبیل سازی بود. در ایران نیز صنعت نوپای راه آهن پس از شهریور 1320 با آهنگ رشد بسیار کندی مواجه شد. هر چند در دهه 1960 و پس از آن
راه آهن در کشورهای صنعتی با رشد تکنیک، تقاضا و قابلیت رقابت با گونه های دیگر حمل و نقلی روبرو گردید و توانست با تغییر در شکل اداره، بهره برداری و به گونه ای فعال و کارآ در امر جابجائی کالا و مسافر ایفاء نماید. اما معهذا در ایران این رشد بسیار بطئی بود. برای مثال در سالهای بین 1350 تا 1357 علیرغم شرایط خوب اقتصادی تنها 60 کیلومتر بر طول راه راه آهن ایران افزوده شده و این در حالی بود که برتری قطار در حمل کالا در مسافتهای طولانی و گستردگی کشور ما توجیه مناسبی برای رشد این صنعت می باشد.
در برنامه پنج ساله اول جمهوری اسلامی رشد سالانه 3/12% در حمل بار و 8% در جابجایی مسافر مدنظر بوده است اما در اولین سال برنامه (سال 1368)، کاهش حمل بار به میزان 4% و افزایش حمل مسافر به میزان 5% را شاهد بوده ایم. بدیهی است نیل به اهداف دو برنامه تغییر و تحول در سیستم های فنی و اداری و به کارگیری تکنولوژی جدید را می طلبد.
حقیقت آن است که سیستم فعلی خط آهن سیستمی فعال (به نسبت توان بالقواه آن) می باشد. بیش از 85 درصد از سهم ارزش افزوده بخش حمل و نقل متعلق به حمل و نقل جاده ای است و از طرف دیگر در حمل و نقل جاده ای نسبت سرمایه به محصول در مقایسه با کل اقتصاد و بخشهای دیگر پایین تر است که این امر نشاندهنده سرعت بازگشت سرمایه در حمل و نقل جاده ای می باشد. تغییر دیگر این مسئله عملکرد ضعیف راه آهن است.
این ضعف علاوه بر آن که راه آهن را متکی به حمایتهای پیاپی دولت در جهت بقای خویش نموده مجموعه حمل و نقل را نیز تحت تأثیر قرار داده است. زیرا در پیوست شماره یک لایحه برنامه پنج ساله اول آمده است که:
² سیستم متناسب حمل و نقل از جمله عوامل فیزیکی عمده توسعه اقتصادی و پیشرفت اجتماعی است و از نظر ایجاد اشتغال نیز از بخشهای مهم اقتصادی تلقی می شود. در چهل سال اخیر حمل و نقل از توسعه کافی برخوردار نبوده و سهم ارزش افزوده این بخش در تولید ناخالص ملی از سطح نازل 6 درصد تجاوز نکرده است (این نسبت در کشورهای کم توسعه یافته 5 درصد و در کشورهای پیشرفته ترین بین 12 تا 18 درصد است)².
تمامی مسایل بالا تنها یک روی سکه است و بیانگر آن است که عدم توجه به این ساختار فرسوده باعث عدم امکان رقابت این صنعت با سایر گونه های حمل و نقل می گردد هم از اینرو است که افزایش کارایی شبکه راه آهن و گسترش آن به منظور افزایش سهم آن در حمل و نقل کالا و مسافر از طریق نو کردن شبکه، دو خطه کردن مسیرهای پر تردد، توسعه شبکه و اصلاحات موضعی با تأکید بر استفاده از راه آهن برقی جزو اهداف استراتژیک برنامه بوده است.
اما روی دیگر سکه آن است که رشد سریع جمعیت از طرفی و رشد اقتصادی از طرف دیگر افزایش تقاضای جابجایی مسافر و کالا را در پی دارد و عدم توجه به وسایل حمل و نقل انبوه و عمومی مسافر و کالا باعث ایجاد مشکلات عدیده ای در آینده نزدیک خواهد شد. مشکلاتی که هم اکنون در حمل کالا از مبادی ورودی کشور و نیز در جابجایی مسافر در بعضی از کریدورها مشاهده می شود.
فراهم نمودن امکانات مناسب جهت حمل و نقل کار و مسافر یکی از عمده ترین اهداف توسعه ملی بلکه از اصلی ترین پیش نیازهای تحقق امر توسعه است. تأکید بر بکارگیری وسایل حمل و نقل انبوه و عمومی مسافر از موارد ذکر شده در این اهداف است. واضح است که حمل و نقل ² انبوه و عمومی مسافر و کالا² و
² گسترش شبکه و تجهیزات حمل و نقل زمینی سریع مسافر² جز با راه آهن سریع السیر امکان پذیر نیست.
بررسی همه جانبه تغییر در ساختار راه آهن از عهده این سطور خارج است اما آنچه با بضاعت موجود به نظر ممکن آمد بررسی امکان استفاده از تکنولوژی برتر در جهت ارتقاء سطح سرویس دهی قطارها در یک مسیر است. در دهه های اخیر خطوط آهن در دنیا مرتباً در جهت تقلیل هزینه های نگهداری مورد بررسی و تحقیق قرار گرفته اند و تغییراتی در مهندسی خط (ریلها، پابندهای الاستیک تراورسها و بالاست) به جهت امکان کاربرد این خطوط در قطارهای سریع انجام شده است. از طرفی آنچنان که در فصول بعد خواهد آمد افزایش سرعت قطار به گونه ای که اولاً بتواند با سایر گونه های حمل و نقل رقابت نماید و ثانیاً کارایی اقتصادی نیز داشته باشد ما را به سمت استفاده از قطارهای برقی سوق می دهد.
اما استفاده از قطارهای سریع (ولاجرم استفاده از قطارهای الکتریکی) نیاز به سرمایه گذاری دارد و سرمایه گذاری توجیه اقتصادی آنرا در مقایسه با گونه های دیگر حمل و نقل (قطارهای دیزل، حمل و نقل جاده ای و هوایی) می طلبید.
یکی از خطراتی که همواره پروژه هایی از این دست را تهدید می کند نگرش محدودی است که ارزیابی مزایا و هزینه ها را نه در سطح کشوری بلکه در سطح یک سازمان و یا وزارتخانه بخصوص و صرفاً از جهت سود و زیان و عملکرد مالی آن موسسه در نظر می گیرد. در این خصوص در بررسی استراتژی راه آهن در کشورهای در حال توسعه تصریح شده است که: ² اعمال معیارهای مالی در رابطه با انتخاب و برآورد پروژه ها امری است طبیعی زیرا که مدیریت ها در رابطه با تأثیر پروژه ها بر جریان نقدی بودجه هایشان در کوتاه مدت و دراز مدت و حساب سود و زیان و ترازنامه های سالانه ذینفع و حساس هستند چرا که عملکرد مدیریت ها از این طریق قضاوت می شود. مع الوصف ارزیابی مالی صرف در مورد طرحهای راه آهن کافی نبوده و این طرحها باید در رابطه با ارزش اقتصادی منافع و هزینه هایی که در مقایسه با سایر گزینه های بلافصل دیگر تولید می کنند بررسی شود. ²
در یک بررسی دقیق اقتصادی حتماً باید گزینه های موازی بررسی و مقایسه شوند. عدم بررسی
گزینه های موازی و صرفاً مقایسه قطارهای دیزل با قطارهای برقی نه یک بررسی اقتصادی که حداکثر یک نوع بهینه یابی است. بعلاوه مزایا و هزینه های مربوط به مقایسه اقتصادی طرحهای حمل و نقل محدود به دفاتر سود و زیان مؤسسات ذیربط نبوده و از آن فراتر می رود. بعنوان مثال صرفه جویی در وقت مصرف کننده کاهش مسایل ناشی از آلودگی صدا و آلودگی هوا به خصوص در نواحی شهری و در تونلها، کنترل سوانح را نیز شامل
می شود.
در این رساله ابتدا وضعیت حمل و نقل سریع در جهان ارائه شده و سپس به مطالعه مهندسی خط جهت استفاده در قطارهای برقی سریع و نیز بررسی لکوموتیوهای مختلف پرداخته می شود و تحولات اخیر در این زمینه بیان می گردد سپس کاربرد قطارهای سریع در یک مسیر خاص بررسی می گردد.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
1ـ1ـ تاریخچه قطارهای سریع السیر 1
1-1-1- تاریخچه مطالعات قطارهای سریع السیر در ایران
1ـ2ـ تاثیرات غیرمستقیم و تاثیرات فرهنگی- اجتماعی قطارهای سریع السیر 2
2ـ1ـ سرعت در راه آهن 3
2ـ2ـ سرعت بازرگانی 4
2ـ3ـ قطار سریع السیر 6
2ـ3ـ1ـ فواید راه آهن سریع السیر 6
2ـ3ـ2ـ چگونه این فواید بدست می‌آیند؟ 6
2ـ3ـ3ـ تاثیرات افزایش خدمات راه‌آهنی (تاثیرات مثبت قطارهای سریع السیر) 7
2ـ3ـ4ـ مقایسه کوتاه با هوا و جاده 8
2ـ4ـ معرفی برخی ازعوامل و شاخص‌های تصمیم‌گیری درارزیابی پروژه‌های راه آهن سریع السیر 9
2ـ4ـ1ـ پراکندگی جمعیت و تولید ناخالص ملی 9
2ـ4ـ2ـ افزایش سرعت، کاهش زمان سفر،افزایش ظرفیت ترافیکی 9
2ـ4ـ3ـ مصرف انرژی 11
2ـ4ـ4ـ تامین منابع مالی 11
2ـ5ـ واژه‌ها و مفاهیم کلیدی در موضوع سرعت قطارهای مسافری 12
2ـ5ـ1ـ رکورد سرعت 13
2ـ5ـ2ـ حد نهایی سرعت عملیاتی 13
2ـ5ـ3ـ رکورد سرعت در شرایط واقعی 13
2ـ5ـ4ـ رکوردهای سرعت قطارهای مسافری چگونه بجا گذاشته می‌شوند؟ 15
2ـ6ـ مقایسه وضعیت قطارهای سریع در ایران و جهان 15
2ـ6ـ1ـ بررسی گذشته راه آهن ایران از دیدگاه تکنولوژی کاربردی جهت نیل به سرعتهای روز 15
2ـ6ـ2ـ بررسی تکنولوژی و سرعت عملیاتی در ایران 17
عنوان صفحه
2ـ6ـ3ـ بررسی وضعیت سرعتها در ایران و جهان 26
2ـ6ـ4ـ رکوردهای سرعت رسمی و عملیاتی درایران 28
2ـ6ـ5ـ سیر تحول تکنولوژی حمل و نقل ریلی جهان در ارتباط با سرعت 29
2ـ6ـ6ـ خلاصه آمارهای مهم سریع السیر 29
فصل سوم: بررسی روسازی خطوط آهن برای کاربرد در قطارهای سریع
3-1- مقدمه 31
3-2- تراورسهای بتنی و دیگر تراورسهای مصنوعی 31
3-2-1- تراورسهای بتنی 31
3-2-2- تراورسهای دیگر 31
3-3- طراحی های مدرن 40
3-4- اتصالات 44
3-5- ریلهای پیوسته جوش شده (CWR) 47
3-5-1- مزایا و معایب 48
3-5-2- تئوری انبساط 48
4ـ1ـ پارامترهای کاهنده سرعت 52
4-1-1- مقاومت هوا 52
4ـ1ـ2ـ عبور از تونلها 53
4ـ1ـ3ـ علائم 54
4ـ2ـ فاصله ترمز 55
4ـ2ـ1ـ نیاز به توان کششی زیاد 56
4ـ2ـ2ـ پایداری درمسیر مستقیم 56
4ـ2ـ3ـ نیاز به طراحی ویژه خط 59
4ـ3ـ اثرات زیست محیطی 60
4ـ3ـ1ـ تصادفات 60
4ـ3ـ2ـ آسایش مسافرین 61
4ـ3ـ3- عبور از سوزنها و تقاطع‌ها 62
عنوان صفحه
5ـ1ـ مقدمه 63
5ـ2ـ انرژی، حمل ونقل و راه آهن 64
5ـ2ـ1ـ اهمیت صرفه‌جویی درمصرف فراورده‌های نفتی 66
5ـ2ـ2ـ برقی کردن راه آهن ومزایای آن ازنظر انرژی ومحیط زیست 68
5ـ2ـ3ـ مزایای برقی کردن راه آهن از دیدگاه ترابری 68
5ـ3ـ اصول زیربنایی 70
5ـ4ـ تاریخچه برقی کردن در راه آهن ملی ژاپن 71
5ـ5ـ ضرورت برقی کردن راه آهن 73
5ـ6ـ مقایسه سیستم‌های دیزل- الکتریک و برقی 74
5ـ7ـ مزایای استفاده ازراه‌آهن برقی در سطح کلان اقتصادی 81
5ـ8ـ مزایای استفاده ازراه‌آهن برقی در سطح خرد اقتصادی 82
فصل ششم: آشنایی با سیستم Tilting و معرفی قطارهای سریع السیر دنیا
6ـ1ـ مقدمه 84
6ـ1ـ1ـ سیستم Tilting یا متعادل کننده واگن 85
6ـ1ـ2ـ مزایای سیستم Tilting 86
6ـ1ـ3ـ انواع سیستم‌های موجود Tilting 86
6ـ1ـ4ـ مقایسه واگنهای معمولی و واگنهای مجهز به سیستم متعادل کننده واگن 87
6ـ1ـ5ـ سیستم های متعادل کننده از نوع فعال 87
6ـ1ـ6ـ تجربه استفاده از سیستم Tilting در کشور پرتغال 90
6ـ2ـ معرفی قطارهای سریع السیر دنیا 93
6ـ2ـ1ـ قطار TGV 94
6ـ2ـ2ـ قطار AGV نسل جدید قطارهای TGV فرانسه 96
6ـ2ـ2ـ1ـ ازبین بردن ارتعاشات 99
6ـ2ـ2ـ2ـ تصویر کلی قطار AGV 100
6ـ2ـ3ـ قطارهای ICE 101
6ـ2ـ3ـ1ـ قطارهایICE2 ،ICE1 101
عنوان صفحه
6ـ2ـ3ـ2ـ قطارهای ICE3 نسل جدید قطارهای ICE 102
6ـ2ـ4ـ ترن‌ست سریع السیر اسپانیای S-103 103
7ـ1ـ مقدمه 104
7ـ1ـ1ـ راه آهن سریع السیر اروپا در قرن 21 106
7ـ1ـ2ـ نتایج بهره برداری از خطوط سریع اروپا 109
7ـ2ـ راه آهن سریع السیر اسپانیا(Renfe) 111
7ـ3ـ نگاهی به بزرگترین پروژه ریلی سریع السیر انگلستان 113
7ـ4ـ راه آهن سریع السیر ایالت کالیفرنیا 115
7ـ4ـ1ـ بخش درون ناحیه‌ای کالیفرنیای جنوبی 115
7ـ4ـ1ـ1ـ اهداف و نیازهای پروژه 117
7ـ4ـ1ـ2ـ نیاز به قطار سریع السیر درایالت کالیفرنیا 118
7ـ5ـ راه آهن سریع السیر ایالت فلوریدا 121
7ـ5ـ1ـ دلایل عقب ماندگی آمریکا از قافله ی طرح قطارهای سریع السیر 123
7-6- اطلاعاتی کوتاه در مورد Maglev 124
فصل هشتم: نگاهی به راه آهن سریع السیر ژاپن واستفاده از تجربیات آنها
8ـ1ـ مقدمه 126
8ـ2ـ اقدامات شرکت باری راه آهن ژاپن پس از خصوصی شدن تا سال 1989 129
8ـ3ـ نمونه‌هایی ازپیشرفت راه‌آهن ژاپن درزمینه حمل کالا 130
8ـ4ـ راه‌آهن ژاپن پس از دو دهه ضرر چگونه به سود دهی رسید؟ 132
8ـ4ـ1ـ انگیزه‌های خصوصی کردن راه آهن 132
8ـ4ـ2ـ نتایج اقتصادی شرکتهای راه‌آهن ژاپن 133
8ـ4ـ3ـ اصلاح وجدان کار کارکنان 133
8-4-4- تجربه موفق شرکتهای منطقه‌ای 134
8ـ5ـ همکاریهای فنی ـ اقتصادی راه آهن ایران و ژاپن 136
8ـ6ـ راه‌آهن سریع السیر شینکانسن 139
8ـ6ـ1ـ فاکتورهای محدود کننده سرعت 140
8ـ6ـ1ـ1ـ کشف زودتر زمین لرزه 140
عنوان صفحه
8ـ6ـ1ـ2ـ سیستم ترمز 140
8ـ6ـ1ـ3ـ پایداری مجموعه 141
8ـ6ـ1ـ4ـ راحتی درهنگام سیر وحرکت 141
8ـ6ـ1ـ6ـ کاهش لرزش زمین در هنگام حرکت قطار 142
8ـ7ـ سهم شینکانسن در محیط زیست 142
8ـ7ـ1ـ سهم شینکانسن در صرفه‌جویی انرژی 144
8ـ7ـ2ـ آلودگی صوتی در قطار شینکانسن 145
9ـ1ـ جابه‌جایی مسافر در سطح کشور 146
9ـ1ـ1ـ شبکه راه‌آهن ایران 147
9ـ2ـ پیشینه طرح راه‌آهن سریع‌السیر تهران ـ زنجان 148
9ـ2ـ1ـ مشخصات فنی و هندسی راه‌آهن تهران ـ زنجان 148
9ـ2ـ2ـ اهمیت خط سریع‌السیر تهران ـ زنجان 149
9ـ3ـ بررسی آمار حمل و نقل مسافر در محور تهران ـ زنجان 150
9ـ3ـ1ـ ناوگان جاده‌ای عمومی 150
9ـ3ـ2ـ حمل و نقل توسط سواری شخصی 150
9ـ3ـ3ـ حمل و نقل ریلی مسافر 151
9ـ3ـ4ـ حمل و نقل مسافر توسط ناوگان هوایی 151
9ـ4ـ پیش‌بینی تقاضا برای حمل و نقل مسافر در مسیرهای تهران ـ زنجان 152
9ـ4ـ1ـ سناریوهای تحول آتی جمعیت و شاخص‌های اقتصادی 152
9ـ4ـ1ـ1ـ تحول آتی جمعیت شهری 153
9ـ4ـ1ـ2ـ تحول آتی تولید ناخالص داخلی به قیمت‌های ثابت 153
9ـ4ـ2ـ نتایج سناریوهای پیش‌بینی تقاضا برای حمل و نقل ریلی مسافر 154
عنوان صفحه
9ـ5ـ برنامه زمان‌بندی احداث راه‌آهن سریع‌السیر تهران ـ زنجان 155
9ـ5ـ1ـفعالیتهای عمده احداث راه‌آهن سریع‌السیر تهران ـ زنجان 155
9ـ6ـ برآورد هزینه‌های اجرای طرح 158
9ـ6ـ1ـ هزینه تملیک اراضی 158
9ـ6ـ2ـ هزینه‌های زیرسازی 159
9ـ6ـ3ـ هزینه‌های روسازی، علائم و ارتباطات و برقی کردن 160
9ـ6ـ4ـ هزینه‌های بهره‌برداری 160
9ــ6ـ4ـ1ـ برآورد هزینه‌های بهره‌برداری بر اساس هزینه‌های سرمایهای 161
9ـ6ـ4ـ1ـ1ـ هزینه نگهداری از تاسیسات زیربنایی و ناوگان 161
9ـ6ـ4ـ1ـ2ـ هزینه‌های بازاریابی و مصرف سوخت 162
9ـ6ـ5ــ هزینه‌های سرمایهای برای خرید قطارهای سریع‌السیر برقی 163
9ـ6ـ5ـ1ـ تعداد قطارهای سریع‌السیر مورد نیاز 164
9ـ6ـ6ـ هزینه‌های جاری در بیست‌سال نخست بهره‌برداری 165
9ـ7ـ بررسی تعرفه خدمات 167
9ـ7ـ1ـ تعیین جایگاه راه‌آهن سریع‌السیر در سامانه حمل و نقل مسافری 167
9ـ7ـ1ـ1ـ سیاست جلب مسافرین حمل و نقل جاده‌ایی 170
9ـ7ـ2ـ قیمت بلیط مسافری راه‌آهن سریع‌السیر تهران ـ زنجان 170
9ـ8ـ برآورد درآمدهای طرح 171
9ـ9ـ نرخ داخلی بازگشت سرمایه 174
9ـ10ـ آنالیز حساسیت نرخ بازگشت سرمایه نسبت به متغیرهای پایه 180
9ـ10ـ1ـ آنالیز حساسیت نرخ بازگشت سرمایه نسبت به تعرفه خدمات مسافری 180
9ـ10ـ2ـ آنالیز حساسیت نرخ بازگشت سرمایه نسبت به هزینه تملیک اراضی 181
عنوان صفحه
9ـ11ـ هزینه‌های اجتماعی یا هزینه‌های خارج از حمل و نقل 183
9ـ11ـ1ـ هزینه‌های خارج از حمل و نقل 183
9ـ11ـ2ـ روش محاسبه هزینه‌ها 184
9ـ11ـ3ـ هزینه‌های کلی 185
9ـ11ـ4ـ هزینه‌های نهایی 186
9ـ12ـ صرفه‌جویی در مصرف سوخت 189
9ـ12ـ1ـ میزان مصرف سوخت وسایل نقلیه 190
9ـ12ـ2ـ مصرف سوخت لکوموتیوهای راه‌آهن ایران 191
9ـ12ـ3ـ میزان مصرف سوخت وسایل نقلیه مسافری در ایران 192
9ـ12ـ4ـ میزان صرفه‌جویی در مصرف فرآورده‌های نفتی 192
نتیجه‌گیری 194
پیشنهادات 196
منابع و مأخذ 198
فهرست جدول ها
عنوان: صفحه
جدول 2-1 14
جدول 2-2 18
جدول 2-3 22
جدول 2-4 27
جدول 3-1 39
جدول 4-1 53
جدول 4-2 54
جدول 4-3 55
جدول 4-4 60
جدول 5-1 76
جدول 5-2 77
جدول 5-3 78
جدول 5-4 79
جدول 6-1 90
جدول 6-2 94
جدول 7-1 108
جدول 7-2 109
جدول 7-3 109
جدول 7-4 110
جدول 7-5 111
جدول 7-6 119
جدول 7-7 120
جدول 9-1 146
جدول 9-2 147
جدول 9-3 150
جدول 9-4 151
جدول 9-5 152
جدول 9-6 152
عنوان صفحه
جدول 9-7 153
جدول 9-8 153
جدول 9-9 158
جدول 9-10 161
جدول 9-11 162
جدول 9-12 166
جدول 9-13 168
جدول 9-14 169
جدول 9-15 172
جدول 9-16 173
جدول 9-17 و 9-17 176
جدول 9-18 178
جدول 9-19 179
جدول 9-20 180
جدول 9-21 182
جدول 9-22 182
جدول 9-23 182
جدول 9-24 183
جدول 9-25 184
جدول 9-26 185
جدول 9-27 186
جدول 9-28 187
جدول 9-29 188
جدول 9-30 189
جدول 9-31 190
جدول 9-32 190
جدول 9-33 191
جدول 9-34 192