автореферат диссертации по транспорту, 05.22.08, диссертация на тему:Комплексная система переработки местных вагонов в железнодорожных узлах

На правах рукописи

С*».

^ АБРАМОВ Александр Анатольевич

КОМПЛЕКСНАЯ СИСТЕМА ПЕРЕРАБОТКИ МЕСТНЫХ ВАГОНОВ В ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ УЗЛАХ

05.22.08 - Эксплуатация железнодорожного транспорта (включая системы сигнализации, централизации и блокировки)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

МОСКВА-1998

На правах рукописи

АБРАМОВ Александр Анатольевич

КОМПЛЕКСНАЯ СИСТЕМА ПЕРЕРАБОТКИ МЕСТНЫХ ВАГОНОВ В ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ УЗЛАХ

05.22.08 - Эксплуатация железнодорожного транспорта (включая системы сигнализации, централизации и блокировки)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

МОСКВА -1998

Работа выполнена в Российском государственном открытом техническом университете путей сообщения (РГОТУПС).

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

ИЛОВАЙСКИЙ Николай Дмитриевич (ВНИИЖТ) доктор технических наук, профессор

КУДРЯВЦЕВ Владимир Александрович (ПГУПС) доктор экономических наук, профессор .

! ПЕРСИАНОВ Владимир Александрович (ГУУ)

Ведущее предприятие: Департамент управления перевозками МПС

Защита состоится "3" декабря 1998 г. в 13-00 час. на заседании диссертационного Совета Д 114.01.01 при Всероссийском научно-исследовательском институте железнодорожного транспорта по адресу: 129851, г.Москва, 3-я Мытищинская ул., д.10 в Малом конференц-зале.

С диссертацией можно ознакомиться в технической библиотеке института.

Автореферат разослан " 3 "ноября 1998 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу диссертационного Совета института.

Ученый секретарь диссертационного Совета,

Российской Федерации

кандидат технических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В соответствии с "Основными направлениями развития и социально-экономической политики железнодорожного транспорта на период до 2005 года" главной задачей совершенствования управления перевозочным процессом является переход к ориентированному на удовлетворение требований пользователей качеству транспортного обслуживания при достижении наиболее экономичных результатов всех составляющих технологического процесса.

Для решения поставленной задачи требуются существенные изменения в подходах к плану формирования поездов, в техническом нормировании, календарном планировании, работе станций. Необходимо обеспечить адаптацию плана формирования поездов к возросшей динамичности транспортных связей. При этом создание ресурсосберегающих технологий железнодорожного транспорта неразрывно связано с высоким уровнем функционирования его отдельных подсистем: участков, узлов, станций.

В новых условиях хозяйствования вся работа железных дорог в части грузовых перевозок направлена на ускорение доставки грузов от отправителей к получателям с их минимальными потерями и с наименьшими расходами на перевозки.

Укрупненно перевозочный процесс можно разделить на перемещение вагонов в транзитных и местных поездах. Причем, за один рейс грузовые вагоны по меньшей мере дважды выступают в качестве местных и один раз перемещаются как транзитные.

Несмотря на то, что путь, проходимый грузовым вагоном в качестве транзитного, в несколько раз превышает расстояние его перемещения в сборных, вывозных или передаточных поездах, доля времени оборота вагона, приходящегося на его пребывание в качестве местного, составляет более 70%. А при перемещении вагонов между крупными железнодорожными узлами она

доходит до 80-85%. Такое положение объясняется сравнительно низкой участковой скоростью передвижения -местных вагонов в железнодорожных узлах, многочисленными их переработками в процессе перемещения от технических станций до грузовых фронтов, наличием больших межоперационных простоев и др. Все это приводит к ухудшению количественных и качественных показателей перевозочного процесса и его удорожанию.

Неудовлетворительное положение, сложившееся в части переработки местного вагонопотока в железнодорожных узлах, вызвано многочисленными факторами в числе которых: необоснованный приоритет в переработке транзитного вагонопотока по отношению к местному, отсутствие специализированных технических и технологических линий для переработки местных вагонопотоков и др. Следует также заметить, что существующие рекомендации по совершенствованию процессов переработки местных вагонопотоков в своей основе ориентированы на постоянный прирост объемов перевозочной работы.

В настоящее время, характеризующееся наличием подъемов и спадов в добывающих отраслях и промышленном производстве, существующие технологии продвижения и переработки местных поездо- и вагонопотоков являются далекими от оптимальных и не могут быть оперативно видоизменены ввиду изменившихся условий функционирования железнодорожного транспорта.

Таким образом на современном этапе встают проблемы разработки гибких технологий, ориентированных на изменяющиеся объемы работы при наличии недостаточного или избыточного технического оснащения и путевого развития подсистем железнодорожного транспорта.

Цель исследования состоит в разработке комплексной теории организации переработки местных вагонопотоков в оптимальном режиме функционирования железнодорожных узлов и участков. При этом достигается

рациональное соотношение' между мощностью технических средств, обеспечивающих переработку местного вагонопотока и скоростью его продвижения при использовании оптимальных технологических решений.

В качестве статического объекта исследований рассматривается железнодорожный узел с ближними и дальними подходами, а в качестве динамического объекта - грузовые вагоны, имеющие статус местных.

Комплексная теория организации продвижения и переработки местных вагонопотоков включает рассмотрение всех элементов исследуемого процесса в части эксплуатационной работы. ' '"'

В свою очередь, отдельные элементы технической работы предусматривают решение целого комплекса всевозможных задач по оптимизации параметров подсистем, специализированных для переработки местного вагонопотока, а также различных элементов технологического процесса. К их числу относятся:

- определение рациональных величин составов сборньгх, вывозных и передаточных поездов;

'- оптимизация путевого развития местных сортировочных систем, специализированных для детальной подборки местных вагонов;

- выбор рациональной технологии сортировочной работы с местными вагонами;

- разработка методики оптимизации маневрового обслуживания промежуточных станций железнодорожных участков;

- разработка твердого графика развоза местного груза;

- расчет оптимального плана формирования сборных, вывозных и передаточных поездов и др.

Помимо перечисленных необходимо уточнение вопросов: оценки продолжительности простоя местных вагонов в ожидании маневрового обслуживания; учета слияния отцепов в процессе многократной сортировки

составов; взаимосвязи основных параметров поездо- и вагонопотоков, выбор эффективных схем пересечения маршрутов местных передач с главными путями.

Методика исследований основывается на:

- учете результатов исследований и внедрения конкретных решений в области организации переработки местных поездо- и вагонопотоков;

- системном . подходе к описанию, анализу и синтезу работы железнодорожного узла с ближними и дальними тупиковыми и сквозными подходами как сложной системы;

- использовании современных математических методов теории вероятностей, теории случайных процессов, теории массового обслуживания, математической статистики, математического моделирования производственных процессов, комбинаторного анализа, исследования операций;

- теории принятия оперативных решений в условиях функционирования человеко-машинной системы; ( т . .

- проведении технико-экономического сопоставления вариантов использования интенсивных технологий переработки местного поездо-и вагонопотока. ■ • - л:

Научная новизна. В диссертации предложены и научно обоснованы теоретические основы организации переработки местных поездо- и вагонопотоков на полигонах железных дорог.

Разработана универсальная методика расчета плана формирования сборных, вывозных и передаточных поездов, учитывающая различные схемы железнодорожных участков, возможность наложения на результирующий вариант дополнительных условий и ограничений и позволяющая одновременно оптимизировать основные параметры местных поездопотоков.

Впервые предложена организация работы железнодорожных узлов и участков по двухвариантному плану формирования поездов, действующему в различные периоды суток. Разработано программно-математическое обеспечение задачи оперативной корректировки плана формирования в условиях колебаний местных вагонопотоков в рамках комплекса задач, решаемых в АСОУП.

Сформулированы и обоснованы принципы расчета и построения твердого графика развоза местного груза. Разработаны статистический и аналитический методы расчета оптимальных моментов отправления сборных, вывозных и передаточных поездов с технических станций.

Предложена методика комплексной оптимизации маневрового обслуживания промежуточных станций железнодорожных участков. Она содержит принципы и способы расчета потребности в маневровых средствах, их закрепления за опорными станциями и установления эффективных схем обслуживания малодеятельных станций. Разработано программно-математическое обеспечение оперативного управления маневровой работой, реализуемое в рамках задач локомотивного диспетчера, решаемых в АСОУП.

Разработана комплексная методика оптимизации технико-технологических параметров местных сортировочных систем. Ее использование в практических расчетах позволяет устанавливать наиболее эффективные: число и длину сортировочных и отсевных путей, тип сортировочного устройства и базовую технологию работы по детальной подборке вагонов.

Исследована проблема организации сортировочной работы с местными вагонами. Разработано программно-математическое обеспечение автоматизации задачи выбора рационального способа детальной подборки вагонов с составлением схемы сортировочного процесса. ■

Практическая ценность диссертации состоит в разработке научно обоснованных методов и практических рекомендаций по внедрению новых

технологий перевозочного процесса, направленных на снижение эксплуатационных расходов и повышение доходности железных дорог и отрасли. "' 1 '

Реализация работы. Принципы и методы расчета твердого графика развоза местного груза использованы при совершенствовании технологии работы сборных, вывозных и передаточных поездов на Горьковском отделении Горьковской железной дороги и в Воронежском железнодорожном узле Юго-Восточной железной дороги!

Методика расчета плана формирования местных поездов применена при разработке технологии развоза местного груза на Лискинском отделении Юго-Восточной железной дороги и на Калининградской железной дороге/

Принципы и методы оперативного управления работой маневровых локомотивов использованы при совершенствовании технологии переработки местных вагонопотоков на Юго-Восточной и Калининградской железных дорогах, а также на Самарском отделении Куйбышевской железной дороги.

Апробация работы. Результаты исследований по теме диссертации были доложены на XXII общесетевой научно-технической конференции "Совершенствование эксплуатационной работы железных дорог с применением математических методов и ЭВМ" (Москва, 1985 г.), Всесоюзной научно-практической конференции с участием специалистов социалистических стран "Проблемы повышения надежности и безопасности технических средств железнодорожного транспорта" (Москва, 1988г.), XXIII общесетевой научно-технической конференции "Научно-технический прогресс в развитии станций и узлов" (Москва, 1989г.), IX областной научно-практической конференции "Повышение надежности технических средств и совершенствование технологии эксплуатационной работы на Куйбышевской железной дороге (Куйбышев, 1990г.), I, II и III межвузовских научно-методических конференциях "Актуальные проблемы и перспективы развития

железнодорожного транспорта" (Москва, 1996, 1997, 1998гт.) и опубликованы в материалах этих конференций.

Теоретические и практические, положения диссертации обсуждались на НТС Горьковской (1993г.), Юго-Восточной (1994г.) и Калининградской (1997г.) железных дорогах, а также на НТС отделения УПП ВНИИЖТ (1998г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 19 работах общим объемом б авторских листов.

Структура и объем диссертации. Диссертация общим объемом 407 страниц машинописного текста (4 таблицы, 48 рисунков) включает введение, десять глав, объединенных в три раздела, заключения, списка использованных источников (240 наименований) и 9 приложений на 69 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность проблемы повышения эффективности переработки местных поездо- и вагонопотоков на полигонах железных дорог в новых экономических условиях, определены основные направления исследования.

Раздел 1. Теория и практика местной работы в железнодорожных узлах

В первой главе выполнен анализ существующих исследований и технологий в области организации местной работы,- дано определение рассматриваемых объектов.

Снижение объемов перевозочной работы на сети железных дорог России привело к изменению соотношения поездов разных категорий. За последние пять лет количество разборочных поездов возросло на 10% и составило около половины общего поездопотока, а доля местных поездов в общем поездопотоке увеличилась с 18 до 30%. Одновременно повысилась дробность местного

ю*

поездопотока. С 37 до 51% и'с 12 до 30% увеличилась соответственно доля сборных и групповых передаточных поездов.

Высвобождение производственных мощностей не привело к ощутимому повышению качества перевозочного процесса. По прежнему более 70% времени оборота грузовые вагоны находятся в железнодорожных узлах в качестве местных. Практически не изменилось абсолютное значение времени нахождения вагонов в узлах. В среднем по сети железных дорог России оно составляет около 4 суток.

На протяжении последних десятилетий ученые-эксплуатационники уделяли большое внимание проблеме организации местной работы. Подробно исследованы вопросы организации работы сборных поездов, эффективности назначения вывозных поездов и др. Достаточно всесторонне исследована проблема размещения местных сортировочных систем (МСС) на технических станциях. Учеными предложены обоснованные рекомендации по выбору места их расположения в зависимости от конкретных условий функционирования МСС.

Большой вклад в разработку технологий перевозочного процесса в части переработки местного поездо- и вагонопотока внесли исследования, выполненные докторами и кандидатами технических наук: Л.В.Абуладзе, РЛ.Абдулаевым, В.М.Акулиничевым, В.П.Амелиным, Э.В.Бакумовым, К.А.Бернгардом, В.А.Буяновым, В.К.Буяновой, В.В.Григорьевым, П.С.Грунтовым, Ю.В.Дьяковым, Ю.И.Ефименко, Н.Д.Иловайским, А.Д. Каретниковым, О.С.Кирьяновой, И.Т.Колковым, Н.В.Кондрахиной, В.А.Кудрявцевым, А.М.Макухой, Р.З.Нурмухамедовым, О.А.Олейником,

A.П.Петровым, В.АЛерсиановым, В.В.Повороженко, Н.К.Сологубом, Е.А.Сотниковым, И.Б.Сотниковым, А.Н.Сухопяткиным, ЭЛО.Тимохиным, Е.М.Тишкиным, Л.П.Тулуповым, А.К-Угрюмовым, Н.С.Усковым,

B.А.Шаровым, Н.И.Шинкаревым, Л.Н.Щенниковым, В.П.Ярошевичем и др.

Зарубежные исследования повторяют динамику развития отечественной мысли в части оптимизации переработки местного поездо- и вагонопотока. Достаточно полно исследована проблема проектирования местных сортировочных систем. Предлагаются эффективные способы организации развоза местного груза и т.д. Однако, проектные и технологические решения недостаточно обоснованы экономически. Кроме того, они содержат специфические особенности функционирования зарубежных железных дорог, поэтому не могут в прямом виде быть применены к железнодорожному транспорту России.

Учет прошлого опыта и достижений за весь период существования железных дорог служат основой для выработки новых технологических решений в современных и перспективных условиях работы железнодорожного транспорта России.

Во второй главе выполнено исследование основных технологических параметров местных поездо- и вагонопотоков.

К основным характеристикам местных поездо- и вагонопотоков, определяющим количественные и качественные показатели процесса переработки вагонов относятся: среднее число вагонов в составах местных поездов, среднее число отцепов, среднее число назначений вагонов в составе, а также вероятностные характеристики этих случайных величин.

Из всего многообразия предлагаемых взаимозависимостей указанных параметров и на основании обработки большого статистического материала для дальнейшего использования отобраны те, которые наиболее точно отражают взаимосвязь основных параметров местных поездо- и вагонопотоков.

Обработка данных о структурах нескольких тысяч составов местных поездов позволила установить закономерности в распределении длин групп вагонов одноименных назначений. Установлено, что в большинстве случаев (около 80%) длины групп вагонов одноименных назначений в составах местных поездов распределены по показательному закону. В 18% это

распределение хорошо описывается законом Эрланга второго порядка и в 2% -этим же законом более высокого порядка. Разработана формула отражающая функциональную взаимосвязь между коэффициентом вариации величин групп вагонов отдельных назначений в составах местных поездов и коэффициентом вариации мощностей вагонопотоков отдельных назначений.

На моменты отправления сборных, вывозных и передаточных поездов с технических станций оказывает влияние большое число разнообразных факторов. Вместе с тем анализ моментов отправления этих поездов показал, что во всех случаях имеется более или менее ярко выраженная корреляционная связь точек отправления в определенные периоды суток. Исследована внутрисуточная неравномерность поездообразования. Так, например, в шестичасовом режиме 40% местных поездов отправляются с технических станций в период с 0 до 6 часов утра. А в промежутке с 18 до 24 часов на станциях формируется только 10% местных поездов. В период с б до 18 часов отправление сборных, вывозных и передаточных поездов с технических станций можно считать условно равномерным.

Анализ величин составов местных поездов показал, что во всех железнодорожных узлах среднее число вагонов в сборных, вывозных и передаточных поездах значительно ниже установленных нормативных величин. В каждом конкретном узле на среднюю величину составов оказывает влияние большое числр объективных и субъективных факторов. Последние определяют вид зависимости и числовые параметры эмпирических формул, отражающих взаимосвязь средней величины состава поезда и вагоно-кнлометров пробега местных вагонов.

Исследования показали, что средняя величина составов местных поездов неодинакова в различные периоды года. Увеличение числа вагонов в составах сборных, вывозных и передаточных поездов в месяцы максимальных размеров перевозок или их уменьшение при падении объемов перевозочной работы позволяет снизить неравномерность поездопотоков.

Раздел 2. Оптимизация переработки местных вагонов на железнодорожных станциях

В третьей главе рассмотрены локальные оптимизационные задачи комплексной технологии переработки местного вагонопотока.

Одной из характеристик интенсивности продвижения местных вагонопотоков является величина состава сборного, вывозного или передаточного поезда. Формулы, рекомендуемые для расчета рациональных величин составов местных поездов, не учитывают целый ряд основополагающих факторов, оказывающих существенное влияние на оптимальность результатов. На основании разработанных экономико-математических моделей получены зависимости, оптимизирующие число вагонов в составах сборных, вывозных и передаточных поездов. Помимо процедур накопления и передачи вагонопотоков между технической и погрузочно-вьпрузочными станциями учитывается характеристика участков обращения местных поездов.

В обобщенном виде формула расчета оптимальной величины состава местного поезда записывается следующим образом

( Г*с (2агм + 60 Г06гп) + / [1440 (1 - р)2 -Лпс(1 - р)] .....

шс= V--------------------------------, (1)

60(Сг + Сг) + МсС

где Ст - параметр накопления местных вагонов на технической станции;

Сг - параметр накопления местных вагонов на. погрузочно-выгрузочной станции;

1ЧС - суточный местный вагонопоток рассматриваемого назначения;

Шс - расчетная величина состава местного поезда;

Гоб - время "оборота" поездного локомотива, ч;

р - уровень загрузки участка; ......

J - минимальный межпоездной интервал, мин; Пс - потребная пропускная способность железнодорожного участка; NCT - суммарный суточный вагонопоток, отправляемый с технической станции;

а - норматив времени для расчета полурейса перестановки, принимаемый в зависимости от его длины согласно Типовым нормам /205/, мин; гм»гп - коэффициенты, выражающие отношение стоимости локомотиво-часа соответственно маневровой и поездной работы к стоимости вагон о-часа;

G - расчетный коэффициент.

Существующие формулы определения среднего времени ожидания вагонами начала маневрового обслуживания, разработанные с использованием теории массового обслуживания, дают завышенные результаты особенно при большом уровне загрузки маневровых средств. В диссертации разработана зависимость, позволяющая производить более точную оценку продолжительности ожидания вагонами начала маневрового обслуживания, что подтверждается сравнительным анализом результатов с фактическими данными

п-1

U =0.5 to6Z¡ 1Чц(рл /П)1 (1-Рл/п)п М, (2)

i=l

где t^ - средняя продолжительность обслуживания одного требования

(группы вагонов), ч; i=l-»-n-l - количество поступивших требований на маневровое обслуживание; рл - загрузка маневрового локомотива;

у0в - коэффициент вариации времени обслуживания, п - максимальное число требований, которое может появиться в период,

когда локомотив не занят маневровым обслуживанием; N1 - коэффициент, значение которого рассчитывается по формуле

п-1

N¡=£(¡-¡+1X14), (3)

Н • - . , •

где ]=1+п-1 - количество одновременно появившихся требований на маневровое обслуживание. В процессе производства ~ многократной сортировки составов при детальной подборке вагонов может происходить слияние отцепов одноименных назначений еще до завершения всего сортировочного процесса. Такое слияние вызовет уменьшение числа сортировок, сокращение числа повторно сортируемых отцепов и полурейсов сортировки на вытяжном пути или времени роспуска состава с горки. Для реальной оценки продолжительности многократной сортировки составов местных поездов необходимо учитывать фактор слияния отцепов посредством разработанной

V

формулы

г пн1

N„ = 2 1 ёц2 [ (1-1 / й) / % - (1-1/ gc)/ gc^ (4)

]=Н=1

где г - число сортировочных путей, на которых производится подборка вагонов многогруппного состава; п^ - число назначений вагонов (отцепов), подбираемых на .¡-м

сортировочном пути; gj - число отцепов в составе, следующих на .¡-й путь, перед началом сортировки.

Одной из причин большого простоя местных вагонов на сортировочных станциях является наличие враждебных маршрутов маневровых передвижений и, прежде всего, с маршрутами организованного движения поездов. Сокращение задержек у пересечений достигается путем устройства развязки в одном (с устройством полного или частичного шлюза) или разном уровнях. Выполнена оценка рациональной длины шлюзовых путей. Разработаны формулы оценки числа и средней продолжительности задержек не преимущественных маршрутов

*Н

п„д = птрпм [I н+0 - (н) (Л^Л,""1 е аХя /(к-1)! )]/24; (5) О

(6)

где пм - суммарное число передвижений местных вагонов за сутки через пересечение;

птр - суммарное число транзитных поездов, проходящих пересечение за сутки по главным путям; к - параметр Эрланга;

X - интенсивность потока поездов, проходящих по главному пути

(главным путям), поезд/ч; ^ - минимальное время, необходимое для проследования пересечения местной передачей;

1 - средневзвешенный (из интервалов, меньших интервал между поездами, проходящими пересечение по главным путям, ч.

ъ и

1=(£^ке-Ш1)/(Х^к-1еШ1), (7)

где т - произвольно устанавливаемый шаг времени (по оси распределения интервалов),ч.

у - коэффициент, рассчитываемый по формуле

Ъ

|[кХ)1Ч11к"1 е ш" а1н /(к-1)!

О

У=-• (8)

Ъ

1 -/(кХДЛ1 е Шн а^/(к-1)! О

По разработанной автором методике определена экономическая эффективность устройства пересечений разных типов. Установлено, что во всех случаях устройство полного шлюза экономически нецелесообразно. Предложены сферы эффективного применения пересечения в одном уровне (в т.ч. с устройством частичного шлюза) и путепроводной развязки.

В четвертой главе выполнено исследование технологий сортировочной работы с местными вагонами.

В настоящее время имеется четыре принципиальных способа сортировочной работы по детальной подборке местных вагонов. Они различаются алгоритмом сортировочного процесса и характеризуются рядом количественных показателей: числом сортировочных циклов, количеством переработанных вагонов, отцепов и назначений. Однако, универсальным критерием, определяющим эффективность того или иного способа сортировочной работы следует считать общую продолжительность процесса детальной подборки вагонов.

Многовариантные расчеты показали, что продолжительность сортировочного процесса зависит от ряда параметров местного вагонопотока, в число которых входит композиция составов. Последняя не позволяет установить какие-либо сферы применения того или иного метода сортировочной работы. В каждом конкретном случае требуется самостоятельный расчет и выбор рационального способа сортировочной работы.

Для оперативного решения задачи выбора оптимальной схемы сортировочного процесса разработан алгоритм и программа расчета на ПЭВМ продолжительности детальной подборки местных вагонов (рис.1).

Программа содержит подпрограммы описания местной сортировочной системы (или группы путей, выделенных на станции дня детальной подборки вагонов), постоянные коэффициенты, используемые для расчета продолжительности полурейсов, алгоритмы прямых расчетов затрат времени. Указанная информация является постоянной для каждой конкретной станции.

В качестве переменной информации используются данные о структуре сортируемого состава и др. Эти данные вводятся с клавиатуры или получают из других задач АСУ.

После запуска программа предусматривает расчет продолжительности всего сортировочного процесса по каждому способу детальной подборки вагонов, сравнение результатов расчета и вывод на печать сортировочного листка с указанием схемы каждого сортировочного цикла.

Универсальность разработанной программы состоит в том, что она может быть расширена при необходимости рассмотрения каких-либо других методов сортировочной работы, которые могут появиться в перспективе в результате проводимых научных исследований.

В пятой главе проведено исследование путевого развития местных сортировочных систем (МСС).

УКРУПНЕННАЯ БЛОК-СХЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ СОСТАВЛЕНИЯ СОРТИРОВОЧНОГО ЛИСТКА ПРИ

ДЕТАЛЬНОЙ ПОДБОРКЕ МЕСТНЫХ ВАГОНОВ

Рис.1

Оптимизация параметров путевого развития местных сортировочных систем (длина и число путей) производится с учетом специфики функционирования МСС на основе имитационного моделирования структуры местных составопотоков и обеспечении близкой к 100% надежности функционирования сортировочной системы. Последний тезис можно выразить следующим определением: "Емкость отдельно взятого пути и всей местной сортировочной системы должна обеспечить расформирование-формирование составов в строгом соответствии с технологией функционирования МСС, без ее изменения по причине недостаточной вместимости отдельных сортировочных путей".

Разработаны принципы и методы оптимизации путевого развития МСС разных типов в части определения емкости отдельных путей. Они основываются на вероятностных характеристиках распределения длин групп вагонов индивидуальных назначений. Разработаны алгоритмы и программы расчета оптимальных параметров путевого развития МСС и произведены практические расчеты по МСС каждого типа, на основании которых предложены числовые значения параметров длин сортировочных путей для МСС каждого типа. Фактическая емкость пути в этом случае устанавливается умножением соответствующего параметра на среднее число вагонов в группе.

В процессе обработки результатов моделирования установлено наличие корреляционной связи между коэффициентом вариации величины группы вагонов пг назначений, коэффициентом вариации величин групп вагонов отдельных назначений в сортируемом составе, числом назначений (групп) вагонов (пн) в составах местных поездов и числом назначений вагонов, подбираемых на одном пути (пг)

уг=унПг<0-018пя-°-87) , (9)

где Уг - коэффициент вариации величин групп вагонов Пг назначений;

Уп - коэффициент вариации величин групп вагонов отдельных назначений.

В шестой главе разработана методика комплексной оптимизации путевого развития местных сортировочных систем.

Комплексная оптимизация параметров местных сортировочных систем включает выбор наиболее рациональных: сортировочного устройства, числа и длины сортировочных и отсевных путей, а также базовой технологии детальной подборки местных вагонов. Основным критерием, по которому производится выбор указанных параметров, является минимум годовых приведенных расходов, связанных со строительством и содержанием постоянных устройств МСС, а также затратами вагоно- и локомотиво-часов при организации сортировочного процесса

С = Смс * + Смс" + Сод " + (К„ + Кл + К„)ЕЯ + Э„ + Эгу-^ппп , (10)

где С-суммарные годовые приведенные затраты, связанные с функционированием МСС, руб/год;

Смс* - расходы, связанные с локомотиво-часами маневровой работы по сортировке составов местных поездов, осаживанию и сборке вагонов групповых назначений, руб/год;

Смс* - расходы, связанные с нахождением вагонов в процессе многократной сортировки с учетом осаживания и сборки, руб/год;

Соя* - расходы, связанные с вагоно-часами дополнительного простоя вагонов в ожидании маневровых операций, возникающего при увеличении загрузки маневровых локомотивов многократной сортировкой составов, руб/год;

К„ - капитальные затраты на сооружение путей и стрелочных переводов МСС, руб;

Kj, - капиталовложения в дополнительные маневровые локомотивы, руб;

Key-капитальные затраты на сооружение и оборудование сортировочного устройства, руб;

Е„ - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений;

Э„ - эксплуатационные расходы на содержание путей и стрелочных переводов МСС, руб/год;

Эс, - эксплуатационные расходы на содержание сортировочного устройства и его оборудования, руб/год.

Процесс выполнения оптимизационных расчетов может производиться двумя способами: с использованием имитационного моделирования составов местных поездов и по средним значениям параметров поездо- и вагонопотоков. Он осуществляется для различных методов детальной подборки местных вагонов при варьировании числом сортировочных путей и для разных типов сортировочных устройств. По окончании многовариантных расчетов производится выбор оптимальных параметров МСС, причем принимаемая технология сортировочной работы является базовой и не исключает целесообразности применения других методов детальной подборки вагонов при соответствующем обосновании.

Следует отметить, что помимо одновременной оптимизации основных параметров, комплексность разработанной методики состоит в учете типа и назначения МСС, а также последующей организации продвижения местных вагонопотоков.

Раздел 3. Взаимодействие технической и погрузочно-выгрузочиых станций по передаче местного вагонопотока

В седьмой гдаве рассмотрены принципы и методы управления маневровой работой на железнодорожных участках.

Принцип комплексной оптимизации маневрового обслуживания промежуточных станций участка включает проведение соответствующих

.: "А".:.

расчетов в четыре этапа:

- определение минимально необходимого количества маневровых локомотивов для всех погрузочно-выгрузочных станций участка, при одновременном обеспечении близкой к 100% надежности переработки поступающего местного вагонопотока с учетом его колебаний по величине;

- закрепление рассчитанного минимально необходимого числа локомотивов за погрузочно-выгрузочными станциями участка, определяемыми как опорные;

- установление сфер рационального обслуживания соседних промежуточных станций, определяемых как малодеятельные;

- проведение технико-экономических расчетов по оценке целесообразности увеличения маневровых средств на участке.

Минимально необходимое число маневровых локомотивов для работы на погрузочно-выгрузочных станциях участка

кг к„

МЛ0К=[ Е1 Т0ПгМтс(ут-утс)(24-1т«„)]/ Уш(24-^ехн), (11)

]=1«=1

где Мтс - число локомотивов технической станции, используемых для маневровой работы на промежуточных станциях участка;

утс - средний уровень загрузки этих локомотивов;

кг - количество промежуточных станций на рассматриваемом участке;

к„ - количество грузовых фронтов на ^й станции;

Т0п! - суммарные среднесуточные затраты локомотиво-часов на маневровое обслуживание ¡-го грузового фронта .¡-й станции;

^ем - время технологических перерывов в работе маневрового локомотива, вызванных его экипировкой, сменой локомотивных . бригад и др., ч;

Уш - расчетный коэффициент, учитывающий рациональный уровень загрузки маневровых локомотивов при расчете по среднесуточному вашнопотоку. :• м>г

Установлено, что технически рациональный коэффициент загрузки локомотивов имеет корреляционную взаимосвязь с величиной местного вагонопотока и его дробностью.

_ 0,686

•ре". (12)

где Пфр - общее количество обслуживаемых грузовых фронтов;

N - суммарный среднесуточный вагонопоток, поступающий на эти грузовые фронты.

Поскольку комплексная оптимизация маневрового обслуживания предусматривает закрепление за одним локомотивом нескольких погрузочно-выгрузочных станций (блока станций), основной принцип выбора промежуточной станции в качестве опорной состоит в том, чтобы маневровый локомотив по возможности реже перемещался с одной станции на другие. Поэтому в качестве опорной принимается станция, имеющая наибольший объем маневровой работы среди всех станций блока. Обоснован способ формирования блоков станций, предусматривающий последовательное присоединение к наиболее удаленной (от технической станции) очередных промежуточных станций до получения технически рациональной загрузки маневрового локомотива.

Методика экономической оценки целесообразности увеличения количества маневровых средств предусматривает определений эффективности

• - - . 25 ■ . ,

пошагового увеличения числа локомотивов, начиная с базового варианта. Данное увеличение целесообразно, если расходы, связанные с уменьшением межоперационных простоев местных вагонов превышают затраты по вводу дополнительного локомотива!. При этом производится корректировка схем маневрового обслуживания промежуточных станций железнодорожного участка.

Оперативное управление маневровой работой состоит в постоянной (ежесуточной) оценке принятых на участке схем обслуживания промежуточных станций. В определенных условиях (при изменении величины и структуры вагонопотока, поступающего на участок) возможна корректировка схем маневрового обслуживания железнодорожных станций, которая обосновывается соответствующими расчетами. Для автоматизации решения задачи разработаны алгоритм (рис.2) и программа соответствующих расчетов.

Программа содержит" подпрограммы описания железнодорожного участка (включая погрузочно-выгрузочные станции), технологические нормативы, используемые для расчета продолжительности маневровых передвижений и др. Данная информация является постоянной для каждого конкретного участка.

В качестве переменной информации используются данные о размерах погрузки-выгрузки вагонов на расчетный период. Их вводят с клавиатуры или получают из других задач АСУ.

Итогом оптимизационных расчетов является вычерчивание схемы работы маневровых локомотивов на предстоящий период.

В восьмой главе разработана методика расчета плана формирования сборных, вывозных и передаточных поездов для железнодорожных участков с одной и двумя техническими станциями.

За основной критерий выбора оптимального плана формирования местных поездов принимаются минимальные затраты приведенных вагоно-часов, учитываемые на всем пути следования местных вагонов, от начала их

АЛГОРИТМ ОПТИМИЗАЦИИ МАНЕВРОВОЙ РАБОТЫ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ УЧАСТКЕ /

НАЧАЛО )

2 — Стоимость Простой

£ Г Диюит»»!**" £(N0

у= е

(простой-лок:= М.01[ в'°

4 Расчет

6 Кол_лок+1 ,....

7 Расчет

10 Эконом_эффектМЛЛок

кол лок

11 Рисуем схему ()

1

[12| КОНЕЦ

Рис.2

накопления на составы местных поездов до возвращения на техническую станцию после прохождения грузовых операций

5

Впф= £ В| min, (13)

¡=1

где В| - приведенные вагоно-часы по i-му элементу затрат;

s - количество учитываемых технологических процедур в процессе перемещения и переработки местного вагонопотока.

Затраты приведенных вагоно-часов рассчитываются по следующим основным элементам:

- затраты вагоно-часов на накопление вагонов выделенных струй;

- затраты вагоно-часов на окончание формирования составов местных поездов;

- затраты приведенных локомотиво-часов маневровых локомотивов, производящих окончание формирование составов;

- затраты вагоно-часов нахождения вагонов на участке при их передаче с технической на погрузочно-выгрузочные станции и обратно;

- затраты приведенных локомотиво-часов поездных локомотивов, осуществляющих передачу вагонопотока между технической и станциями погрузки выгрузки местных вагонов.

Исходные данные для расчета плана формирования представляются на обобщенной схеме (рис.3), где также изображается ступенчатая диаграмма вагонопотоков. На схеме показываются: технические (Н и М) и промежуточные (а,б,в,...и т.д.) станции участка; длины перегонов - Ui,...,V, время следования поездов по перегонам - tni,tn2,...,tni; технологические нормы времени на обработку составов местных поездов на погрузочно-выгрузочных станциях - tj, ti,t|. Над обозначением технической станции проставляется

ОБОБЩЕННАЯ СХЕМА РАСЧЕТА ПЛАНА ФОРМИРОВАНИЯ МЕСТНЫХ ПОЕЗДОВ И СТУПЕНЧАТАЯ ДИАГРАММА В АГОНОПОТОКОВ

Ся

0

N2 "а

МкГ-

•М1СЙГ

-г—-I

N2,-

•Чи №¿-11 ыы1-

-т-

I -

ОПТИМАЛЬНЫМ ПЛАН ФОРМИРОВАНИЯ МЕСТНЫХ ПОЕЗДОВ сквозные назначения

Мк-ц

n3,'

П

См

а

тупиковые назначения

1 1

N5

к) оо

Рис.3

величина параметра накопления С.

Собственно расчет плана формирования производится в основной и вспомогательной таблицах, составляемых по форме обобщенной табл.1 и табл.2. В основной таблице отображаются затраты приведенных вагоно-часов по вариантам плана формирования, а во вспомогательной - расчетные параметры местных поездопотоков.

Принцип расчета оптимального плана формирования сборных, вывозных и передаточных поездов состоит в следующем.

Первоначально предполагается, что все местные вагоны с технической на погрузочно-выгрузочные станции передаются только в сборных поездах одного назначения, т.е. в сортировочном парке технической станции выделяется один путь для накопления вагонов, которые затем проследуют на рассматриваемый участок в сборных поездах. Этому базовому варианту соответствуют определенные параметры поездо- и вагонопотоков: общее количество вагонов, передаваемых в составах сборных поездов, вагоно-километры пробега этих вагонов, среднее число вагонов в составах сборных поездов и среднесуточное количество последних. Рассчитанные параметры отображаются во вспомогательной таблице (табл.1).

Затем производится расчет эффективности выделения струй местных вагонопотоков каждого назначения (Г^,^...^). При этом изменяются параметры поездо- и вагонопотоков в базовом варианте, новые значения которых заносятся в табл.1 (¡-я корректировка).

Расчет затрат вагоно-часов осуществляется в основной таблице (табл.2).

В первой колонке основной таблицы записывается наименование струй вагонопотоков, а также указывается базовый вариант для оставшихся струй (Б), пока еще не выделенных в самостоятельные назначения.

Следующие восемь колонок таблицы отведены для расчета поэлементных затрат.

Таблица 1

Вспомогательная таблица для расчета плана формирования местных поездов

Вагонолоток N4 N4 ••• ... N4 N4

ваг. ... ••• ... ... ... ...

и Ъц «н -

Расстояние ст.Н ... ... ••• ... ... ...

км ст.М ... - ... ... ... тц

N,1* ... N1 ...

Вагоно-км ст.Н ... ... ... ... ... ...

ст.М - ... ... - -

т. т.о1 т>02 - Щ^н ... И„.

станция т. Що0| П»«02 - т.« ... П1о0к N4 Ьц.

Н п. П.01 П.02 ... п.01 ... п.ок п^-

По Оц« пыа ... пым ... по0к пч.

т. т.01 т.01 ... т«01 ... N4.

станция т. ШоО! П>оМ ... та|и ... N4 Ц.

М п. п»01 П.02 ... П.01 ... п,0к тч.

п0 п»01 п«0] ... ПоО! ... п«0к

] -ая корректировка

«п. т.р ... п».Л ... Кц-

станция т. П»о)> Шор ... - т0]к N4 Ц.

Н п. П»]1 П,]2 ... п.ц ... п.)к Шб]-

По п0]1 ... п„ц -

т. П),]1 ... - И,¡к IV

станция т. т«)1 т.р - п»«ц - ™«1к Ну Ьц.

М п. П.]1 п.р ... ... п»1к тщ.

п. ПоЦ - Оо]к Пб]-

Таблица 2

Определение затрат приведенных вагоно-часов при расчете плана формирования местных поездов

Струя Номера статей затрат приведенных ваг. -час. Итого Вб- В„| № блока

1 2 3 4 . 5„ б 7 8 (примеч)

Б B,g - Вз, - • в5, • - в71 - в,„

Ni Nj N, Ben Вбгг Bs3i Bjl2 Вб21 Вб32 Вби Вб23 Вбзз Вей Вб24 Вб34 Вб15 Вб25 Вбзз В„6 Вб2б Вез« В«п Вб27 Вб37 Вб18 Вб28 Вб38 в., Вв2 В.з Вб- В.! Вб- В,г Bg- В„з 1 (N|)

N, Ben Вей' В6|з Вб14 Вбв В«,б Ben Вея В., ВгВы

Nk В«к, Вбк2 Вби Вбм Вбк5 Вбкв BßV7 Вби В„к Вб:Впк

Ni N3 В211 Bj3i B2« ВМ1 Влз В233 Вгм В234 Bjb В235 Bjie Вгз« Вм? В237 Вгм Вгз» В., Ви В(тВ.| Вб- Вп3 2 (N2+NO

N, Bin Вга Вго Вгм Вгв В216 В217 Вгв В„, Вб- В„|

Nk Вгм BjV2 Вглэ Вм,« Bjb В 2кб Bjk7 Вги В„к Bt- В,к

- Bj32 Ьгзг Ьгм - Bim Ьгзб - Вгзв Ьгз» Вв2пЗ Ь|,2вЗ (N2+N3) (N,)+(N,)

Б В,, - Взб - B5« - в„ в.«

N, N, Вен B«3i В«2 вю2 Вб1з Ввзз Вб14 Bg34 Вб15 B»3j Bei« Bf« B«17 В«37 Вб18 Вез», В., В„з Вб-В„, Ве-В„з 3 (N1)

N, В«1 Вба Вбо Вби Вбв Век Вб17 Вб18 Вв, ВгВ.,

Nk Вей ... Вби В»м В«к4 Вби Вбм Вби Вбкв Boll Вб- в„к

... ... ... ... ... - и* ... ... •••

В итоговой колонке рассчитывается сумма постатейных затрат, а в следующей за ней - разница между затратами вагоно-часов в базовом варианте и рассчитанными при условии выделения струи в самостоятельное назначение . При этом, если разница имеет отрицательный знак, то ставится прочерк, который означает, что выделение данной струи в самостоятельное назначение неэффективно, т.к. суммарные приведенные затраты вагоно-часов больше, чем в базовом варианте.

В последней колонке приводится обозначение операции, выполняемой в каждом блоке, и проставляется номер этого блока.

После заполнения всех строк и столбцов первого блока в предпоследней колонке выбирается строка, имеющая наибольшую экономию приведенных вагоно-часов при выделении соответствующей струи в самостоятельное назначение. Однако, выделение ее в одногруппное назначение преждевременно, т.к. может быть еще более эффективнее формирование двухгруппного вывозного поезда с выделением данной струи и еще какой-либо другой. Поэтому в следующем блоке производится расчет затрат приведенных вагоно-часов, связанных с выделением в самостоятельное назначение двух струй и формированием соответственно двухгруппных поездов.

После расчетов, аналогичных описанным выше, в предпоследней колонке производится выбор наибольшего значения экономии приведенных вагоно-часов (по сравнению с базовым вариантом).

Далее производится анализ полученных результатов.

Если суммарная экономия при выделении в самостоятельное назначение первой струи больше, чем при объединении ее со второй, то она однозначно выделяется в одногруппное назначение и исключается из дальнейшего рассмотрения. В противном случае выполняется проверка целесообразности формирования местных поездов двух индивидуальных назначений. Эта проверка записывается в следующие две строки табл.2, между 2 и 3 блоками.

Если в процессе парного сравнения выявлено, что экономия ог формирования двухгруппного поезда меньше, чем при формировании двух одногруппных поездов, то первая струя однозначно выделяется в самостоятельное назначение и исключается из дальнейшего рассмотрения. При невыполнении условия неравенства производится дальнейший расчет целесообразности объединения двух рассмотренных струй с какой-либо третьей струей в следующем блоке и далее аналогичное парное сравнение вариантов. Данная процедура повторяется до тех пор, пока поставленное условие не будет соблюдаться. При выполнении условия неравенства в оптимальный план формирования переносится то назначение поездов, которое дает наибольшую экономию приведенных вагоно-часов, уменьшающуюся при присоединении очередной струи.

Выделенная струя (или струи) отмечаются на схеме оптимального плана формирования местных поездов (рис.3) и исключаются из дальнейших расчетов.

Следующий блок вновь содержит результаты расчетов целесообразности выделения отдельных струй вагонопотоков в самостоятельные назначения, но уже без струи (или струй), которые вынесены в оптимальный план формирования местных поездов.

Все указанные процедуры повторяются до тех пор, пока в очередном блоке экономия от выделения в самостоятельные назначения каждой из оставшихся струй будет отрицательной. В этом случае последние объединяются в групповое назначение и передаются на станции погрузки-выгрузки в сборных поездах.

Разработанная методика расчета оптимального плана формирования местных поездов предусматривает возможность накладывания на его результирующий вариант дополнительных условий и ограничений, которые можно учесть уже в самом начале расчетов. К числу этих ограничений можно отнести недостаточное (для реализации оптимального плана формирования

местных поездов) число путей, выделяемых в сортировочном парке технической станции для накопления местных вагонов, необходимость передачи порожнего вагонопотока из-под выгрузки с одной станции участка на другую и т.д.

В конце расчетов на схеме оптимального плана формирования местных поездов будут отображены все рациональные назначения и структура поездопотоков, анализ которых позволит присвоить соответствующие категории тем или иным поездам. Кроме того, по результатам расчетов устанавливается количество поездов каждого назначения и их оптимальные составы.

В девятой главе изложены принципы организации работы железнодорожных станций, узлов и участков по двухвариантному плану формирования сборных, вывозных и передаточных поездов, а также принципы оперативного управления местными вагонопотоками.

Под двухвариантным планом формирования сборных, вывозных и передаточных поездов понимается наличие на технической станции двух вариантов организации местных вагонопотоков, действующих в различные периоды суток, т.е. двух вариантов планов формирования местных поездов. Наличие двухвариантного плана формирования актуально исключительно для местных вагонопотоков и целесообразно по следующим соображениям.

Известно, что абсолютное большинство грузовых фронтов на сети железных дорог функционируют только в светлое время суток. В настоящее время их доля составляет более 85% от общего количества, в то время как по объему погрузки-выгрузки на эти фронты приходится только около 30% общей грузопереработки. Данное положение объективно и объясняется экономической нецелесообразностью их круглосуточной работы. В свою очередь, оно приводит к существенному увеличению времени нахождения вагонов в железнодорожных узлах и на станциях за счет увеличения простоев вагонов, прибывших в вечернее и ночное время и ожидающих начала работы

грузовых фронтов. При этом, на практике это ожидание приходится в основном на погрузочно-выгрузочные станции. В тоже время экономически целесообразно эти вагоны накапливать на технической станции, а на погрузочно-вьирузочные станции передавать непосредственно перед началом работы всех грузовых фронтов.

Организация работы по двухвариантному плану формирования позволяет увеличить среднее число вагонов в составах местных поездов, сократить общее количество последних и уменьшить издержки, связанные с маневровыми операциями, производимыми с местными вагонами на промежуточных станциях.

Для реализации предложенной технологии разработана методика оценки продолжительности периодов действия различных вариантов плана формирования поездов.

Выполненные исследования являются основой для разработки системы оперативного управления местными вагонопотоками путем автоматизации решения задачи корректировки плана формирования местных поездов. Необходимость в такой корректировке- возникает вследствие того, что рассчитанный по средним значениям вагонопотоков план формирования реализуется для конкретных размеров потоков, имеющих в каждые данные сутки определенную вероятность отклонения от своих средних значений. При этом, если отклонение превысит предельную величину могут измениться и соответствия отдельных струй вагонопотоков сообразно условиям выделения их в самостоятельные назначения плана формирования поездов.

Поскольку сам расчет плана формирования является довольно трудоемким целесообразна его реализация на ПЭВМ. С этой целью в диссертации разработан алгоритм и программа расчета оптимального плана формирования местных поездов.

Программа включает в себя подпрограмму описания условно-постоянной информации (железнодорожного участка, технологических нормативов на

обработку местных поездов и вагонов и др.), подпрограмму ввода и обработки оперативно-учетной информации, подпрограмму основных расчетов и подпрограмму выдачи и отображения результативной информации.

Оперативно-учетная информация включает в себя сведения о расчетных вагонопотоках. Эта информация может быть введена в ПЭВМ с клавиатуры или получена из общей сети в процессе решения уже имеющихся задач в АСОУП.

Экономическая эффективность оперативного управления развозом местного груза выражается в экономии вагоно- и локомотиво-часов, связанной с ежесуточной корректировкой плана формирования сборных, вывозных и передаточных поездов. Посредством этой корректировки определяется оптимальный вариант организации развоза местного груза, имеющий наименьшие затраты приведенных вагоно-часов в каждые рабочие сутки по сравнению с планом формирования местных поездов, рассчитанным по среднесуточным вагонопотокам.

В десятой главе разработана методика расчета и построения твердого графика развоза местного груза. Эффективность данной технологии не вызывает сомнений и выражается в целом ряде преимуществ по сравнению с организацией вывоза сборных, вывозных и передаточных поездов с технических станций по мере накопления вагонов на составы, установленной для данного полигона величины.

Варианты графика рассчитываются на размеры движения в месяцы средних, минимальных и максимальных объемов перевозок. При этом колебания размеров движения по отдельным назначениям не превысят +1-2 поезда, а промежуточные объемы местных вагонопотоков (между средними и минимальными, средними и максимальными) могут быть освоены за счет варьирования числом вагонов в составах. Этот же резерв величины составов (разница между их нормативной и фактической величиной) позволяет сгладить

внутрисуточную неравномерность поездообразования, которая имеет отрицательные последствия при работе по твердому графику. .

Помимо размеров движения и временных технологических нормативов, которые заложены в соответствующих документах, для построения 1Утвердого графика требуется определить времена отправления местных поездов с технической станции.

В диссертации разработаны два способа оптимизации точек отправления сборных, вывозных и передаточных поездов с технической станции: статистический и аналитический.

Статистический способ основан на обработке данных о фактическом времени отправления местных поездов. Для нахождения оптимального момента отправления поезда со станции целесообразно использовать метод наименьших квадратов, который выражается следующей математической функцией

п

opt t0T=Tj при С= S (Tj-Ti)1min, (14)

i=l

где opt t0T - оптимальное расположение нитки на круговой диаграмме (оптимальный момент отправления поезда с технической станции);

Tj - текущее значение (расположение) нитки;

Т| - фактический i-й момент отправления местного поезда, отнесенный к рассматриваемому периоду суток;

П - суммарное количество фактических моментов отправления местных поездов, попавших в рассматриваемый период.

Аналитический способ оптимизации моментов отправления местных поездов с технической станции основан на построении графо-аналитической модели. Он предусматривает нахождение первой точки отправления местного

поезда рассматриваемого назначения, которая совпадает с моментом перехода станции к работе по первому варианту плана формирования сборных, вывозных и передаточных поездов и последующей оптимизации межпоездных интервалов "

Т1=Т-ТДВ-ТГ, (15)

где Т - время начала работы грузовых фронтов; Тдв - время нахождения местного поезда на участке считая от момента его отправления с технической станции до момента прибытия на грузовую станцию (для группового передаточного или сборного поездов - на последнюю погрузочно-выгрузочную станцию), ч; Тг - время нахождения вагонов на погрузочно-выгрузочной станции от момента их прибытия до момента постановки под грузовые операции, ч.

Межпоездные интервалы в общем случае рассчитываются по формуле

^<")=т1ф1*(",/1д<н), . (16)

оптимальное число вагонов в составе местного поезда рассматриваемого назначения, определяемое на период действия соответственно 1 или 2 варианта плана формирования сборных, вывозных и передаточных поездов, ваг,

часовая интенсивность поступления под накопление на технической станции местных вагонов, следующих в адрес грузовых фронтов, имеющих соответственно круглосуточный и некруглосуточный режим работы, ваг/ч.

где т.р.

Д(н)

^д(и)

Дальнейшая процедура разработки твердого графика развоза местного груза включает в себя следующие основные положения.

1) Производится корректировка полученных оптимальных точек отправления, которая вызвана общепринятым порядком прокладки ниток на графике движения. Она предусматривает возможную сдвижку моментов отправления местных поездов в случае их попадания на имеющиеся нитки для пассажирских поездов.

2) Рассчитывается время оборота состава местных поездов каждого назначения и осуществляется подвязка узловых локомотивов к конкретным твердым ниткам.

'3) Составляются твердые расписания работа локомотивов н именные расписания для локомотивных бригад.

Рассмотренные выше положения относятся к полной стабилизации движения сборных, вывозных и передаточных поездов по графику. Наряду с ней эффективной является и частичная (неполная) стабилизация движения местных поездов. Ее суть сводится к тому, что твердое расписание работы узловых локомотивов разрабатывается не на все, а только на часть назначений сборных, вывозных и передаточных поездов, имеющих наиболее устойчивые вагонопотоки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении диссертации сформулированы основные научные результаты проведенного исследования, предложения по практическому использованию разработок и определены направления дальнейших исследований по проблеме повышения эффективности переработки местных поездо- и вагонопотоков.

Основные выводы и предложения состоят в следующем.

1. За последние годы, в связи с уменьшением объемов перевозок и переходом железнодорожного транспорта к функционированию в режиме рыночной экономики, наметилась тенденция к повышению дробности поездопотока, выражающаяся в увеличении доли групповых поездов, в том числе и имеющих категорию местных (сборных, вывозных, передаточных). Однако, высвобождение производственных мощностей не привело к адекватному улучшению количественных и качественных показателей перевозочного процесса.

Одной из важнейших причин сложившегося положения является отсутствие оперативного управления местными вагонопотоками и соответствующих методов корректировки существующей технологии развоза местного груза.

В новых условиях хозяйствования встают проблемы разработки гибких технологий, ориентированных на изменяющиеся объемы работы при наличии недостаточного или избыточного технического оснащения и путевого развития подсистем железнодорожного транспорта.

2. Большое влияние на показатели процесса продвижения и переработки местных вагонопотоков оказывает неравномерность последних по величине и во времени.

В процессе исследований установлена взаимосвязь между основными характеристиками местных поездо- и вагонопотоков, выявлены закономерности в распределении длин групп вагонов одноименных назначений в составах местных поездов, установлена зависимость, отражающая функциональную взаимосвязь между коэффициентом вариации величин групп вагонов отдельных назначений в составах местных поездов и коэффициентом вариации мощностей вагонопотоков отдельных назначений.

Анализ моментов отправления местных поездов с технических станций показал, что во всех случаях имеется более или менее ярко выраженная

корреляционная связь точек отправления в определенные периоды суток. Исследована внутрисуточная неравномерность поездообразования.

Анализ величин составов местных поездов показал, что во всех железнодорожных узлах среднее число вагонов в сборных, вывозных и передаточных поездах значительно ниже установленных нормативных величин и неодинаково в различные периоды года. Увеличение числа вагонов в составах местных поездов в месяцы максимальных размеров перевозок или их уменьшение при падении объемов перевозочной работы позволяет снизить неравномерность поездопотоков.

3. При решении локальных оптимизационных задач: получены зависимости, оптимизирующие число вагонов в составах сборных, вывозных и передаточных поездов; разработана формула, позволяющая производить более точную оценку продолжительности ожидания вагонами начала маневрового обслуживания; для реальной оценки продолжительности многократной сортировки составов местных поездов предложена формула, учитывающая фактор слияния отцепов; решена проблема выбора рациональных схем пересечений маршрутов маневровых передвижений с главными путями посредством разработанной - методики определения экономической эффективности устройства пересечений разных типов.

4. Внастоящее время имеется четыре принципиальных способа сортировочной работы по детальной подборке местных вагонов, которые различаются алгоритмом сортировочного процесса. Многовариантные расчеты показали, что его продолжительность зависит от ряда параметров местного вагонопотока, в число которых входит композиция составов. Последняя не позволяет установить какие-либо сферы применения того или иного метода сортировочной работы. В ' каждом конкретном случае требуется самостоятельный расчет и выбор рационального способа сортировки местных вагонов. Для оперативного решения задачи разработан алгоритм и программа расчетов на ПЭВМ. Ее реализация позволяет в каждом конкретном случае

оценить продолжительность сортировочного процесса по всем способам сортировки, выбрать наиболее рациональный и составить сортировочный листок с отображением схемы сортировочного процесса в каждом цикле.

5. Оптимизация параметров путевого развития местных сортировочных систем производится с учетом специфики функционирования местных сортировочных систем. Принципиально выделены четыре типа местных сортировочных парков, отличающихся технологией детальной подборки местных вагонов для которых разработаны принципы и методы оптимизации их путевого развития. Последние основываются на вероятностных , характеристиках распределения длин групп вагонов индивидуальных назначений.

Комплексная оптимизация параметров местных сортировочных систем позволяет установить их технико-технологические характеристики, обеспечивающие эффективный сортировочный процесс подетальной подборке вагонов. Она включает одновременный выбор числа и длины сортировочных и отсевных путей, типа сортировочного устройства и рациональную технологию сортировочной работы. Разработанные экономико-математические методы учитывают тип и назначение МСС, последующую организацию продвижения местных вагонопотоков и другие факторы.

6. Методика комплексной оптимизации маневрового обслуживания промежуточных станций участка включает в себя проведение соответствующих расчетов в четыре этапа. Установлено, что технически рациональный коэффициент загрузки локомотивов имеет корреляционную взаимосвязь с величиной местного вагонопотока и его дробностью. Предложена аналитическая формула оценки величины этого коэффициента.

Обоснован способ формирования блоков станций, внутри которых устанавливается опорная, с закрепленным за ней маневровым локомотив. Определение границ блока и опорной станции одновременно определяет и схемы маневрового обслуживания малодеятельных промежуточных станций,

не имеющих собственных маневровых средств. Предложена методика экономической оценки целесообразности увеличения количества маневровых средств, которая учитывает возможную корректировку схем маневрового обслуживания промежуточных станций железнодорожного участка.

Сформулированы принципы оперативного управления маневровой работой, которые заключаются в необходимости постоянной оценки и возможной корректировке принятых на участке схем обслуживания промежуточных станций. Для автоматизации решения задачи разработаны алгоритм и программа оптимизационных расчетов.

7. Предложенные принципы и метод расчета плана формирования местных поездов предусматривают оценку эффективности вариантов по приведенным вагоно-часам, включающим, как собственно затраты вагоно-часов, так и затраты локомотиво-часов маневровой и поездной работы. Учет затрат приведенных вагоно-часов осуществляется от момента накопления вагонов на составы местных поездов и до возвращения этих вагонов на техническую станцию. Выбор оптимального плана формирования местных поездов производится методом последовательного выделения из общей ступенчатой диаграммы вагонопотоков самых выгодных струй (струй, дающих наибольшую экономию приведенных вагоно-часов по сравнению с вариантом формирования сборных поездов). При этом расчеты производятся в основной и вспомогательной таблицах. Одновременно, с выделением струй в самостоятельные назначения устанавливается категория поездов (сборный, вывозной, передаточный), а также количество и назначение групп вагонов в их составах.

В условиях, когда большая часть грузовых пунктов имеет некруглосуточный режим работы на технических станциях целесообразно иметь двухвариантный план формирования сборных, вывозных и передаточных поездов. Основной вариант плана рассчитывается по среднесуточным вагонопотокам без учета режима работы грузовых пунктов.

Второй вариант предусматривает организацию развоза местного груза, следующего в адрес грузовых пунктов, имеющих некруглосуточный режим работы. Организация работы по двухвариантному плану формирования позволяет увеличить среднее число вагонов в составах местных поездов, сократить общее количество последних и уменьшить издержки, связанные с маневровыми операциями, производимыми с местными вагонами на промежуточных станциях.

Оперативное управление развозом местного груза основывается на автоматизации решения задачи расчета и корректировки плана формирования сборных, вывозных и передаточных поездов. Настоящая задача относится к классу задач АСОУП и решается в двух вариантах плана формирования: основном и дополнительном. Экономическая эффективность оперативного управления развозом местного груза выражается в экономии вагоно- и локомотиво-часов, связанной с возможной корректировкой плана формирования. Посредством этой корректировки определяется оптимальный вариант организации развоза местного груза, имеющий наименьшие затраты приведенных вагоно-часов.

8. Основой методики разработки твердого графика развоза местного груза является определение оптимальных моментов отправления сборных, вывозных и передаточных поездов с технической станции. Оно может производиться с использованием статистических данных о фактическом отправлении местных поездов или аналитическим способом, основанным на построении графо-аналитической модели.

В первом случае оптимальный момент отправления поезда устанавливается методом наименьших квадратов. Аналитический метод предусматривает нахождение первой точки отправления местного поезда рассматриваемого назначения, которая совпадает с моментом перехода станции к работе по первому варианту плана формирования сборных,

вывозных и передаточных поездов и последующей оптимизации межпоездных интервалов.

Результаты практических расчетов для реальных узлов показали целесообразность разработки твердого графика развоза местного груза с использованием статистического метода оптимизации моментов отправления местных поездов со станции. Аналитический способ расчета целесообразно применять в условиях отсутствия фактических данных о развозе местного груза или при резком изменении объемов работы в узле и на участках, когда статистические данные не соответствуют новым объемам переработки местного вагонопотока.

Таким образом, на основании предложенных концепций и используя приведенные оптимизационные методы, целесообразно установление рациональных технико-технологических параметров функционирования подсистем, обеспечивающих переработку местного вагонопотока на полигонах сети железных дорог, что позволит повысить качество транспортного процесса при одновременном снижении эксплуатационных расходов.

Практическая реализация результатов теоретических исследований на Горьковской, Юго-Восточной, Куйбышевской, Приволжской и Калининградской железных дорогах в 1990-1997 гг. Позволила получить годовой экономический эффект в размере более 1.5 млрд. деноминированных рублей ( с учетом коэффициента инфляции.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Абрамов A.A., Кирьянова E.H. Соотношение длины и числа путей сортировочного парка грузовой станции. Межвузовский сборник научных трудов. "Проблемы наращивания мощности станций и узлов". Вып. 765. М, МИИТ, 1985, с.76-78.

2. Абрамов A.A. Расчет задержек местных вагонов при пересечении главных путей на сортировочных станциях. Межвузовский сборник

научных трудов. "Проблемы наращивания мощности станций и узлов. Вып. 765. М., МИИТ, 1985, с.29-30.

3. Абрамов A.A., Кирьянова E.H. Оптимизация путевого развития местных сортировочных парков. Межвузовский сборник научных трудов. "Вопросы увеличения пропускной и провозной способности железных дорог". Вып.182. Ростов-на-Дону, 1985, с.155-160.

4. Абрамов A.A. Организация и управление процессами переработки местных вагонов на станциях. В сб. "Железнодорожный транспорт -пути развития и совершенствования его работы". Межвузовский сборник научных трудов. Выпуск N 134. Проблемы совершенствования управления перевозочным процессом ■ на железнодорожном транспорте. М., ВЗИИТ, 1986, с.117-129.

5. Абрамов A.A. Оценка продолжительности ожидания вагонами выполнения маневровых операций. Межвузовский сборник научных трудов. "Научно-технический прогресс в развитии станций и узлов". Вып. 829. М., МИИТ, 1989, с.20-22.

6. Абрамов АЛ. Совершенствование систем переработки местных вагонов на железнодорожных станциях. Сборник научных трудов. "Пути интенсификации перевозочного процесса". М., ВЗИИТ, 1989, с.49-50.

7. Абрамов A.A., Рязанов М.И. Оценка ожидания вагонами начала маневрового обслуживания. Тезисы докладов XI областной научно-практической конференции. "Повышение надежности технических средств и совершенствование технологии эксплуатационной работы на Куйбышевской железной дороге. Куйбышев, КИИТ, 1990, с.40-42.

8. Абрамов A.A., Рязанов М.И. Оптимизация путевого развития грузовых станций. Сборник научных трудов. "Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта". М., ВЗИИТ, 1992, с.52.

9, Абрамов A.A., Биленко Г.М. Выбор пересечения маршрутов местных вагонов с главными путями. Транспорт. Наука, техника, управление. Сборник обзорной информации. ВИНИТИ, N 9, 1993, с. 11 -16.

Ю.Абрамов A.A., Атласов В.Г. Стабилизация передаточного движения в железнодорожных узлах. "Проблемы оценки и анализа работы железных дорог в условиях перехода к рынку". Межвузовский сборник научных трудов. М., ВЗИИТ, 1994, с.58-64.

П.Абрамов A.A., Алтухова E.H. Технико-экономическая оценка величин составов местных поездов. В сб. "Актуальные проблемы и перспективы развития железнодорожного " транспорта". Тезисы докладов первой межвузовской научно-методической конференции. 4.1. М., РГОТУПС, 1996, с.4-9.

12.Атласов В.Г., Абрамов A.A. Совершенствование технологии развоза местного груза в узлах. Железнодорожный транспорт, N10,1996, с.25-29.

1 З.Абрамов A.A. Концептуальные основы технологии переработки местных вагонов в железнодорожных узлах. Тезисы докладов второй межвузовской научно-методической конференции "Актуальные проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта". М., РГОТУПС, 1997, с.4-5.

14.Абрамов A.A., Васильев И.С. Аналитическая взаимосвязь основных параметров поездо- и вагонопотоков. В сб. "Современные проблемы совершенствования работы железнодорожного транспорта". М. РГОТУПС, 1997, с.4-7.

15.Абрамов A.A., Эрлих Н.В. Оценка надежности маневрового обслуживания грузовых пунктов. В сб. "Современные проблемы совершенствования работы железнодорожного транспорта". М., РГОТУПС, 1997, с.7-15.

16.Абрамов A.A., Эрлих H.B. Оценка уровня загрузки маневрового локомотива. Сборник научных трудов молодых ученых и аспирантов СамИИТа. Самара, 1997, с. 40-43.

17. Абрамов A.A., Бухало Г.И. Комплексная технология расформирования-формирования местных поездо- и вагонопотоков. В сб. "Взаимодействие института и предприятий транспорта в области подготовки специалистов и научных исследований". N12, Самара,

1997, с. 22-25.

18.Абрамов A.A., Васильев И.С. Эффективность двухвариантного плана формирования местных поездов. В сб." Актуальные проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта". М., РГОТУПС,

1998, с.5-7.

19.Абрамов A.A., Васильев И.С. Оперативное управление развозом местного груза. В сб. "Вопросы научно-технического прогресса на железнодорожном транспорте". Самара, СамИИТ. 1998, с. 72-75.

КОМПЛЕКСНАЯ СИСТЕМА ПЕРЕРАБОТКИ МЕСТНЫХ ВАГОНОВ В ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ УЗЛАХ

05.22.08 - Эксплуатация железнодорожного транспорта ( включая системы сигнализации, централизации и блокировки)

АБРАМОВ Александр Анатольевич

Сдано в набор " 23 " отя^ 1998г. Подписано к печати " S3 ". ¿жъ&Ъ^я Формат бумаги 60 х 90 1/16_

Заказ МО.

1998г.

Объем 2 пл.

Тираж 100 экз.

Типография РГОТУПС. 125808, Москва, ГСП-47, Часовая ул., 22/2