автореферат диссертации по транспорту, 05.22.08, диссертация на тему:Разработка метода анализа и оценки техническо-технологической структуры железнодорожной станции

РГ Б ОД

I П да

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

На правах рукописи

ЖАРДЕМОВ БОЛАТ БАДЕЛОВИЧ

РАЗРАБОТКА МЕТОДА АНАЛИЗА И ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ¡ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ СТАНЦИИ

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

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА - 1994

Работа выполнена в Московском Государственном университете путей сооощения (ШИТе)

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты - доктор экономических наук, профессор

Н.С.Усков - кандидат технических наук, доцент А.Т.Осьминин

Ведущее предприятие - ГипротрансТЭИ М11С

Защита состоится " № " 'о<С7"-"*У>*1994г. в ^ час ^ О мин на заседании диссертационного совета Д 114.05,.04 при Московском Государственном университете путей' сообщения по адресу: 101475, ГСП, г.Москва, А-55, ул.Образцова, д.15, ауд.

С диссертацией можно познакомиться в библиотеке университета. _ •

Автореферат разослан "42." 1994г.

Отзыв на автореферат, заверенный печатью, просим направлять по адресу совета университета.

Ученый секретарь диссертационного совета

Н.К.Сологуб

д.т.н., профессор

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проОдемы. Исследование путей развитая желез-дорожных узлов крупнейших городов (с населением 500 тыс. жите-Т9Л9Й и более) показывает, что их формирование в основном происходит в период, когда эти города находятся в категории крупных (250-500 тыс. жителей). Хотя этапы развития различных узлов связаны с индивидуальными особенностями и местными условиями, однако при этом во многих узлах требовалось решение■сходных задач. Наиболее крупные технические и технологические мероприятия в железнодорожных узлах связаны с совершенствованием сортировочной работы, обеспечением достаточной пропускной способности внутриузловых ходов, с увеличением числа, развитием, специализацией и размещением новых станций в узлах, разделением пассажирского и грузового движения, развитием узлов при примыкании новых железнодорожных линий и др. Все это вызывает необходимость изменять функциональное назначение железнодорожных устройств узла. Анализ показывает, что крупные города обслуживаются, как правило, объединенными станциями, на которых производятся все пассажирские, грузовые и технические операции, связанные с перевозочным процессом. Существующие схемы объединенных станций в основном состоят из двух групп парков, из которых одна пас-сажиро-транзитного характера, а другая - грузосортировочного. В последующем, по мере роста таких городов и перехода их в категорию крупнейших, происходит изменение техническо-технологичес-ких параметров существующих объединенных станций, что приводит к созданию в этих узлах отдельных сортировочных, пассажирских и грузовых станций.

Поиск этапности перехода от объединенной станции к новым структурным схемам узлов требует разработки современных методов анализа и оценки станционных систем. При этом следует учиты-

вать, что правильно выбранный критерий оценки железнодорожной станции, который наиболее полно отражал бы ео свойства, является важнейшим условием современной научной методологии анализа, оценки и сравнения. В настоящее время в теории и практике сравнения и выбора схем железнодорожных станций принятие решений осуществляется на основе двух методов: стоимостного критерия суммарных приведенных строительно-эксплуатационных затрат и многокритериальной оптимизации. Однако, стоимостные оценки в ны-неших условиях недостоверны, а недостатком многокритериальной оптимизации является неустрашимость влияния субъективизма лица, принимающего решения (ЛИР).

ЯМУ? данной работы является разработка метода исследования техническо-технологической структуры железнодорожной станции и оценка ее качества с помощью одного глобального показателя, характеризующего станцию как целостную систему.

'Достижение указанной цели базируется на решении следующих задач:

- представление техническо-технологической структуры станции на языке теории множеств и отношений;

- изучение топологии техническо-технологической структуры станции и исследование ео на связность;

. - оценка сложности схемы как существующей станции, так и при изменении ее схемы и технологии работы в процессе развития или реконструкции;

- оценка относительной важности отдельных подсистем и различных категорий обрабатываемых вагонопотоков в структуре станции ;

- выбор этапов развития станции на основе глобального по-к.чзптолл - мери сложности системы.

У.'Тч-р'.ка предусматривает:

- анализ существующих схем и технологии работы объединенных станций крупных городов, как самого сложного вида железнодорожных станций, где сосредоточены все пассажирские, технические и основная часть грузовых работ яэлезнодорожных узлов, обслуживающих данные города;

- изучение и анализ существующих методов оценки схем желе знодорокных станций;

- применение идей алгебраической (комбинаторной) топологии для анализа, оценки и выбора.техническо-технологической структуры станции.

Научная новизна диссертации состоит в разработке метода оценки и выбора техническо-технологической структуры железнодо-ной станции с использованием одного глобального показателя -"мери сложности системы", позволяющего проектировщику принимать решения на этапе выбора принципиальной схем станции из множества возможных вариантов. Установлены относительная важность в структуре станции как отдельных ее подсистем, так и категорий обрабатываемых вагонопотоков. Разработан метод определения рациональной этапности развития структуры станции.

Практическая ценность. Предложенная методика позволяет производить оценку структуры железнодорожной станции любого типа (пассажирская, сортировочная, грузовая и др.). Результаты диссертации могут быть использованы проектными, а также экспертными организациями при оценке и выборе схем станций.

Реализация работы. Разработанная методика оценки техничес-ко-технологической структуры станции использована Актюбинск™ отделением Западно-Казахстанской железной дороги при выборе этапности развития Актюбинского железнодорожного узла.

. Апробация. 'Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и получили-одобрение на' XXXVII научно-тех-

нической конференции с участием представителей железных дорог и предприятий транспортного строительства Дальнего Востока в 1991 году в Хабаровске; общесоюзной конференции молодых ученых, проходившей в МИИТе в 1991 году; межвузовской научно-практической конференции,, посвященной 20-летию Самарского института инженеров железнодорожного транспорта, в 1993 году; на научной конференции МИИТа по теме 139/93 по проблеме "Теория оптимизации технологии перевозочной работы на сети келезных дорог"; на заседаниях кафедры "Железнодорожные станции и узлы" МИИТа в 1990-1993 годах.

Публикации. По теме диссертации опубликовано три печатных работы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников (70 наименований) и приложения. Работа содержит 126 страницы машинописного текста. 17 иллюстраций,4 таблицы,24 страницы приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Основы существующих методов определения мощности железнодорожных устройств, анализа и выбора схем станций заложены в трудах акад'. В.Н.Образцова, профессоров И.Й.Васильева, Е,А.Гибшма-на.С.В.Земйлинова, С.Д.Карейпи.В.Д.Никитина, С.Г.Писарева и др.

В последствии многими учеными (Е.В.Архангельским, М.З.Ай-зенштадтом, П.С.Грунтовым, К.М.Добросельским, И.Т.Козловым, В.Я.Негреем, А.Т.Осьмининым, В.А.Персиановым, Н.В.Правдиным, И.Е.Савченко, ' К.Ю.Скаловым, И.Б.Сотниковым, Н.К.Сологубом, К.К.Талом, И.Г.Тихомировым, Н.С.Усковым, Н.й.Федотовым, Н.Н.Шебалиным и др.) внесены дополнения в теорию сравнения вариантов схем и расчетов устройств станций.

Алгоритм ЁС^х методов предусматривает исследи они о в ос-

ном только отдельных элементов станционной структуры и нахождения одного или нескольких определенных показателей, характеризующих данный элемент. При этом различные параметры всей станционной системы (временные, натуральные, денежные) являются обобщенными соответствующими показателями отдельных элементов станционной структуры.

В данной диссертации при анализе и оценке железнодорожной станции использованы методы, основанные на изучении топологии структуры системы. Такое представление сложной системы, какой является станция, оказывается наиболее приемлемым в тех случаях, когда для внутреннего описания объекта исследователь не располагает числовыми соотношениями мезкду его компонентами. Рассматривая систему в целом, мы приходим к понятию структурной связности ее элементов (подсистем), которая является наиболее существенной качественной ее характеристикой.

Глобальное свойство станционной системы заключено главным образом в силе связности ее технических элементов при определенной технологической процедуре обработки различных категорий вагонопотоков в- подсистемах станции. Именно техническая' структура станции (ее схема) определяющим образом влияет на выполняемые ею технологические процессы (структуру прохождения различных категорий вагонопотоков по станции). В свою очередь принятая технология определяет функциональное назначение как отдельных элементов, так и станции в целом, и в этой связи предъявляет определенные требования к ее схеме.

Применительно к станции существуют два конечных множества X и У, которые соответственно отображают технические элементы станции и.различные категории обслуживаемых вагонопотоков. Определенные категории вагонопотоков проходят определенные подсистемы станции. В подобной 'ситуации описание станционной. сис-:

темы в терминах отношения инцидентности может дать полную информацию о фундаментальной структуре данной транспортной системы.

Глобальный анализ структуры занимает центральное место в современной общей теории систем. Фундаментальные различия возможных подходов к анализу глобальной структуры - рассматриваются в работах отечественных и зарубежных ученых: А.Коэстлера, Л.фон Борталанфи, И.Приложила, М.Д.Месаровича, Л.Заде, Р.Калмана, Ч. Дозоора, Г.Хакена, У.Зшби, В.В.Друазаяша и др.

В большей части работ по связности систем для выявления компонент системы и связей между ними используются различные понятия из теории графов и отношений. Достаточно подробно эти вопросы обсувдаются в трудах О.Оре, К.Бержа, К.Куратовского, П.С.Александрова, Дк.Касти, В.Н.Нечипоренко, В.Г.Горского, В.А. Горбатова, Р.Этгаша и многих других.

Для описания связи, существующей между двумя элементами xt и yt, вводим на прямом произведении X и Y отношение А.е X»Y. Отметим, что отношение X существует мевду элементами X и Y тогда к только тогда,когда определенная категория вагонопотоков у^ мокот в процессе технологической обработки находиться в определенном элементе станции xt. Отношение Я удобно описывается с помощью матрицы инциденций Л. Причём, осли вагонопоток у, проходит подсистему х , то А. = 1, в противном случае X = 0.

С геомотрической точки зрения отношение К определяет симп-лициалышй комплекс, в котором различные категории вагонопотоков рассматриваются как вершины, а технические элементы станции являются * симплексами.

Кавдоа отношение X. порождает симплициальный комплекс, обозначаемый чороз К (Y;X), который образован множеством симплек-tvb .ч,,голодных чсроз осаао грана. Симплексы х Я 1=1,2,...п.

т.е. любая подсистема станции представляется выпуклым многогранником с вершинами в евклидовом -пространстве Ех, а комплекс Kx(Y;\)- совокупность таких многогранников в евклидовом пространстве Еа . Связность многомерной структуры станции ;Х) можно изучать различными способами с привлечением алгебраических методов. В связи с этим вводам понятие q-связность. Это понятие относится к изучению таких цепочек связи в структуре комплекса Kx(Y;\), что каждый симплекс в цепи имеет общую вершину

с соседними симплексами при q=0,1,2.....dim К-1. Геометрически

эти цепи содержат достаточно много локальной информации относительно того, каким образом различные симплексы ( парки путей, сортировочное устройство и другие технические элементы), составляющие станционную схему, связаны друг с другом.

Характеристикой связности слугшт размерность грани, общей двум симплексам. Однако нас интересует прежде всего оценка станции в целом, в связи с чем более целесообразно использовать понятие цепь связи , отражающая тот факт, что два симплекса (подсистемы станции) могут не иметь общей грани, но будут связаны при помощи последовательности промежуточных симплексов.

Когда пространство симплексов больше, чем dlmK=N, то рассматриваемый комплекс Kx(Y;\) распадается на Qq несвязанных точек, отрезков, треугольников, тетраэдров и т.д. Подобные геометрические представления комплекса К породили алгебраическую теорию q-связности.

Поэтому задача изучения связности станционной структуры К сводится к рассмотрению различшх классов эквивалентности - Q . Для каждого значения размерности q=0, 1, 2,____ dim К можно определить число различных классов эквивалентности Qq . Назовем "эту операцию д^анси'изсш- станционной техническо-технологической структуры,• а вектор,.

{ Чип«' .....О,. 0о>

- структурная векпором келезнодороамой станции.

Ипфрнацил, содержащаяся в структурном векторе 0, отражает томичоско-тохнологическую структуру станционной системы. В алгоритме отыскания значений для общих граней всех пар симплексов в комплексе К, а значит и в алгоритме получения значений С1ч, используется матрица Л, которая определяет Кх(У;А,). . .

Аналогично, если считать, что хс (технические элементы) представляет собой множество вершин, то отношение дает со-пряжешшй комплекс Ку(Х;А.~1), в котором yJ (различ1ше категории вагонопотоков) обозначают симплексы. Заметим, что матрицей инцидентности для Ку(Х;А.-1) здесь является матрица Лт, полученная транспонированием матрицы Л.

В произведении двух матриц ЛЛТ число, стоящее на месте (1,3)» является скалярным произведением строк I и 3 матрицы Л. Поэтому оно равняется значению ^+1), где ц - размерность общей " грани симплексов ор и ог, представленных строками I и

Итак, алгоритм состоит в следующем: чтобы найти значения для общих граней всех пар х ^симплексов в 'комплексе Кх(У;М, необходимо: •

- составить матрицу ЛЛТ размера п *-п обозначив ее через П.

- оценить ЛЛТ - О, где О = (ш^), а для 1=3=Г,2,..,п.

Анализ технологической структуры станции, т.е. технологического процесса ое работы, для симшпщиалыюго комплекса Ку(Х;\~1) проводится путем составления матрицы ЛгЛ-П*,где О* является матрицей размера т « ш, состоящей из единиц.

Одним из важных аспектов понятия сложности системы является ее двоякая природа. Следуэт различать структурную или статическую сложность, включающую связность и структуру подсистем, и • д'.шеютчоскую сложность, связанную с поведением с^темы во вре-

мени. В данной работе поставлена задача определении сложности системы в статике, т.е. исследуется сложность схемы '¿елезнодо-рожной станции через связность подсистем, которые составляют всю тохническо-технологическую структуру.

Для сравнения различных схем станции вводится показатель деры сложности Ф(К) станционной системы. Величина 0(К) зависит от размерности входящих в ее структуру симплексов и учета связей между ними посредством различных категорий вагонопотоков, проходящих подсистемы станции'по ее технологическому процессу.

Заметим, что железнодорожные станции представляют собой целостную систему, когда структурный вектор 0 станции имеет 0о=1, т.е. связность на нулевом уровне при я=0. При q=1,2,..., <11тК, станция распадается на различные подмножества, образованные из одной или нескольких подсистем. Когда q -сНтК.т.е. когда ц растет, система распадается на "независимые" технологические подсистемы станции. Отсюда можно вычислить сложность каждой из подсистем станции, а затем максимальное из этих чисел принять за сложность всей системы.

Мера сложности вычисляется через координаты вектора 0 по формуле:

Ф(К) =2 [ 2 (1+1) 0,3 / ((N+1) (N+2)) . (1) 1=0

где N - размерность комплекса К, равная наибольшему значению q, N=<11тК, О - 1-ая компонента структурного вектора 0, получаемая в процессе д-анализа.

При изменениях в схеме станции или технологии прохождения отдельных вагонопотоков по станции происходит изменение в координате структурного вектора 0, а тем самым и меры сложности С'(К). Оценивая значения- Ч>(К) отдельных станций или раз:!»?

пов развития станции производится выОор, в первом случае, схемы и, во-втором случае, этапное™" развития станции. Отметим, что наибольшее значение О(К) принадлежит той схеме станции, у которой более сложна техническо-технологическая структура, т.е. менее компактна схема и большая пересекаемость маршрутов прохождения различных вагонопотоков по элементам станции.

Относительная важность того или иного технического элемента . а такте обрабатываемых ими различных категорий вагонопотоков в общей структуре Станции характеризуется эксцентриситетом. Эксцентриситет симплекса о задается следующей формулой:

Я - Ч

есс (о) « - , • (2)

4+1

где ^ - размерность симплекса о ;

q - наибольшее значение я, при котором симплекс о приобретает связность (т.е. входит в одно подмножество) с каким-либо другим симплексом из К, Это понятие отражает относительную важность отдельного симплекса в целом (через его размерность), так его и значимость, как связующего звена (через максимальнее число его вершин, принадлежащих также другому симплексу).

.Для того, чтобы пояснить и показать работоспособность предложенного в диссертации мотода сценки тохническо-технологической

структуры станционной системы в статике, рассмотрен возможный »

путь развития реальной объединенной станции крупного города.

По объему и характеру выполняемой работы этот железнодорожный узел.относится к транзитным узлам, а по$расположению станций - вытянутым в длину (рис.I). Непосредственно в черте города расположены две станции. Объединенная станция А, которая явля-

ется основной станцией узла, и станция Д, обслуживающая крупные промышленные предприятия города. Станция А состоит из двух последовательно расположенных групп парков: А-четшй парк и А-не-четный парк, соединенные внутриствнционным ходом 4,7 км. Станционный комплекс А-четного парка состоит из пассажирского при-емо-отправочного парка и парка для приема и отправления транзитных грузовых и передаточных поездов (ПОП 1). Местная работа четного парка составляет 1/6 часть объема работы всего узла. К этому парку примыкает шесть подъездных путей (Промрайон 1). Местные вагоны поступают в этот парк с А-нечетного парка.

Схема железнодорожного узла А

Л-нбчвтшй парк в современном виде по существу представляет собой грузо-сортировочную станцию. Парк выполняет грузовую работу на местах- общего пользования (ГД) и на 39 подъездных путях (Промрайон 2), а также сортировочную работу узла. Пассажирские поезда проследуют парк безостановочно. В сортировочном парке (СП) имеется горка малой мощности (ГШ). Путевое развитие парка состоит из приемо-отправочного, сортировочного и вчста-вочного парков (ВП) для вагонов грузового двора.

Станция Д является грузовой станцией. На ее долю просолится около 60% местной работы узла, которая производится только на подъездных путях.

- 14 -

Основная идея перспективного развития узла заключается в

иле дуклцом:

- четкое разделению грузовой работы с местными вагонопото-кгьмя и пассажирской работы в узле и в этой связи специализация станций с целесообразной концентрацией на них грузовых и технических, а также пассажирских операций; *

- обеспечение рационального использования имеющегося путевого развития и технических средств станции;

- специализация станции "А-четный парк" в качестве пасса-'кирской;

- рациональное использование путевого развития станции Д как- в работе на узел, так и на прилегающие участки;

- уменьшение непроизводительных пробегов местных вагонов за счот передачи обслуживания подъездных путей, примыкающих к А-четному парку, на А-ночетный парк (па эти пути (промрайон 1) гфиходится 93Х мостной работы четного парка).

После уточнения перспективного плана развития узла с учетом выше сказанного, рассматривались, кроме существующей схемы узла (вариант 1), следующие варианты специализации парков объединенной станции А, учитывая их конкурентноспособность:

Вариант 2. Пассажирский технический парк и пути отстоя пассажирских составов устраиваются на станции "А-четный парк" (далее назовем А-Пассажирская). Используется существующее путевое развитие и технические средства. Требуется снятие с 4-х путей работы с транзитными грузовыми поездами, с передачей их обработки на "А-нечетнкй парк" (далее назовем А-Грузовая). Освободившиеся 4 пути на станции А-Пассажирская могут быть использованы для отстоя пассажирских составов. Обслуживание Промрайо-на-1 остается за этой станцией.

Вариант 3. То же самое, только обслуживание подъездных пу-

- 15 -

тей Промрайона-1 передается на станцию А-Грузовая.

Вариант 4. Подъездные пути Промрайона-1 обслуживаются как и в третьем варианте со станции А-Грузовая, а транзитный ваго-нопоток без переработки пропускается через А-Пассажирская на стшщию Д. т.е. с объединенной станции выводится транзитный грузопоток. Имеющееся путевое развитие станции Д (сортировочные пути) позволяет брать на себя эти потоки без капитальных затрат Представим элементы множества X и У. х1 - четная горловина А-чотного парка (Горловина 1); х2 - приомо-отправочные пути пассажирских поездов (Пассажирский парк);' хэ - приемо-отправочный парк А-четного парка (ПОП-1) и т.д.;

У -

- четные пассажирские поезда;

- нечетные пассажирские поезда;

- четный транзитный вагонопоток без переработки и т.д.;

Учитывая отношение получаем матрицу Л для каждого варианта структуры объединенной станции. Для анализа технической структуры (т.е.* схема станции) составляется матрица П-ЛЛТ. Структурный вектор технической структуры (т.е. взаимное расположение подсистем станции при существующем варианте) имеет вид:

987654321 О <Зх = {1 1 2 2 2 2 1 1 1 1)

Теперь производится анализ матрицы 0"-ЛтЛ. размера (п>п), которая представляет сэбой описание технологической структуры станции, т.е. дает оценку влияния различных подсистом (множество X) на поступающие вагснспотски категорий

У

(множество У).

После q-aнaлизa матрицы П* получен вектор технологической структуры существующей станции (вариант 1), который имеет вид

6 5 4 3 2 10

0у-{2 2 2 4 1 1 1)

Хотя по размерности технологическая структура меньше, чем техническая структура (6 < 9), но ее структурный вектор показывает, что она более сложна.

Мера сложности технической структуры ®Х(К) и технологической структуры (технологического процесса) Фу(К) составляют координаты фазовой плоскости поведения станционной системы. Определяется "длина" вектора Ф(К) от начала координат, который является полным вектором техническо-технологической структуры станции. Длина этого вектора равна Ф(К)= /®Х(К)2 + фу(К)г.

Для других вариантов также разрабатываются графы связности техническо-технологической структуры станции и производится q-aнaлиз. Результаты расчета меры сложности для всех вариантов ггриведены в табл.1.

Таблица 1

Изменение меры сложности станционной структуры по вариантам развития станции А

Варианты Мера сложности структуры станции Полный вектор структуры ' станции Ф(К)

технической Фх(К) технологичес- ' кой Ф (К) У

1 1,4727 ' 2,0714 2,5416

2 1,6727 2,5354 3,0377

3 1,5636 2,1429 2,652? . .

4 1,3272 1,8214 .•' .2,2537

- 17 -

Результаты табл. 1 можно изобразить в форме графика (рис. 2). По оси абцисс откладываем меру сложности технической структуры (схемы станции) ®Х(К), а по оси ординат - меру сложности технологической структуры (технологического процесса работы ке-лезнодорокной станции). В данном случае исследуем поведение системы в фазовой плоскости относительно существующего варианта. Если через точку I, которая показывает координату меры сложности существующего варианта, провести линии параллельные к осям координат (пунктирные линии), то ' эти две линии разделят данную плоскость на четыре области: область улучшения техническо-технологической структуры станции (т.е. системы в целом)¡область ухудшения техническо-технологической структуры станции (Системы в целом); область улучшения технической структуры стан-(т.е. схемы станции); 'область улучшения только технологической структуры станции (т.е. ее технологического процесса работа).

Как видшл, только вариант 4 попадает в область улучшения техническо-технологической структуры станции А, а варианты 2 и 3 в область ухудшения техническо-технологической структуры. Как и предполагалось, уменьшение слозшости структуры объединенной станции А по сравнении с существующим вариантом, происходит после четкого разделения пассажирской, технической и грузовой работы в. узле (вариант 4). В узле появилась чисто пассажирская станция - A-Пассажирская. По этому варианту вся грузовая работа с местными вагонами сконцентрирована в парке А-нэчетная, превращая эту станцию в грузосортировочную. За счет передачи обслуживания подъездных путей Промрайона-1 на A-Грузовую уданьша-аются непроизводительные пробеги местных вагонов в узле, /з объединенной станции выводится транзитный грузовой потек. нально используется путвье* разнит;'.* стаки/и Z "; т м пр.: меч а -кия этого комг.пекеп для рг.бяы на узел.

Изменение мери сложности на фазовом плоскости структуры станции

2,4

2.0

1,8

1,6

/ГС^г-

^ Ооласть улучшения Ч1 Лтолько технической \ \ структуры станции ^

Ооласть ухудшения техническо-тех-нолох'ической структуры

Результаты вычисления эксцентриситетов симплексов в комплексе Кх(У;Л.) и для симплексов у^. в комплексе Ку(Х;\~1) при различных вариантах техничоско-технологической структуры станции показывает, что в основном технические элементы-объединен-

ной станции А устойчивы к изменениям ев технической структуры. Изменения происходят в подсистемах х6 (четная горловина) грузо-сортировочной станции, хд (СП) и х12 (нечетная горловина). Четная горловина (хб) усложняется в целом в технической структуре во втором варианте в связи с приемом на себя пропуска транзитных вагонов. А когда к этой горловине примыкают подъездные пути промрайона 1, то ее сложность возрастает почти в три раза. Сортировочный парк (хд) остается постоянным при существующем и во втором варианте развития станции и его эксцентриситет равен 0,4286. Когда в варианте 3 и 4 подъездные пути промрайона 1 примыкают непосредственно к грузовой станции, то значения эксцентриситета падают примерно в 1,7 р\за, что связано с укорочением "длины" технологической цепочки обслуживания местных вагонов назначением на этот район. Что касается нечетной горловины (х1г) грузовой станции, то значения ее эксцентриситетов имеет наибольшее число (0,6667) в вариантах 2 и 3, что объясняется обслуживанием, наряду с существующими потоками, транзитного ва-

гонопотока без переработки. Устойчивость эксцентриситетов мно-

«

гих элементов множества X, в частности пассажирской станции, связана с отсутствием в вариантах реконструктивных мероприятий в этой подсистеме узла.

Что,касается значений эксцентриситетов различной категории вагонопотоков, то здесь свои значения меняют у5 (транзитный ва-гонопоток с переработкой до формирования в СП четного направления), у? (такой же вагонопоток нечетного направления), у10 (местные вагоны с ГД), у12 (местные вагоны из промрайона i ) и у (тоже из промрайона 2). Более эксцентричны вагснопотскн с ГД, что объясняется наличием немалой "собственной" тох;;;.-.отеческой цепочки в общем технологическом процессе р.г~■:::•; оймги-нрнноЯ станции а, и т.д. Неугтсачиз.сгь ^ксц-нтрксктоггв траи-

зит1шх вагонов с переработкой и местных объясняется тем, что в различных вариантах развития станции эти вагонопотоки претерпевают значительные изменения в своих технологических цепочках.

Используя результаты анализа, полученные в ходе исследования объединенных станций двадцати городов в различных регионах СНГ , автор произвел их оценку на сложность техничесщ-техноло-гической структуры. Распределение меры сложности объединенных станций 20-ти крупных городов приведено на рис.3.

Распределение моры сложности объединенных станций, обслуживающие крупные города СНГ

3,2

2.4

1,6

0,8

0,4 1,2 2,0 2,6-

.Рис ...3-

Количество элементов множеств X и У было одинакошм для всех станций. В данном случае, их количество определено по станции, для которой оно было наибольшим. Большую величину моры сложности имеют, как правило, объединенные станции, расположенные в железнодорокно-речных-автотранспортных узлах (станции 9, 10 и 12) и станции, расположенные в железнодорожно-морских (озерных)-автотранспортных узлах (станции 14, 15, 17 и 20). Это связано с участием этих станций в смешанном железнодорожно-вод-ном сообщении. Исключение составляет станция 18, обслуживающая курортный город. Станции, расположенные в железнодорожно-авто-трвнспортных узлах имеют относительно близкие значения и менее сложны. Исключение - станция 8, являющаяся крупным келознодо-• рокным узлом.

В диссертации разработан общий алгоритм статической оценки техническо-технологической структуры транспортных систем. Под' черкнем, что анализу по предложенной методике может быть подвергнута любая система (станция, иелечнодорожный узел) или ее отдельные подсистемы (парки путей, горловина станций, грузовое хозяйство и т.д.), при различном их разбиении на техническо-технологичвысио элементы в зависимости от глубины исследования.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ 215 станций 78 крупных городов СНГ показал, что основная работа в железнодорожных узлах таких городов осуществляется на объединенных станциях, на которых сосредоточены все пассажирские, технические, сортировочные и основная часть грузовых операций. Концентрация и обработка Багонопотокев различных категорий характеризует эти станции как слокп;* техничес-ко-технологические системы. СутгоствучхИ'Э схемы семдач-нкых станций в.основном состоят из двух парков, ;-.з кс?ср:х

одна груша пассажиро-транзитного характера, а другая - грузо-сортировочного.Большинство этих станций находятся на такой стадии развития, когда необходимо выделение определенных подсистем в самостоятельные станции (пассажирская, сортировочная, грузовая). В этих условиях необходима разработка целесообразной этапности развития объединенных станций. •

2. При определении этапности развития системы необходимым условием является выбор критериев их оценки. На основе этих критериев в последующем производится оценка и выработка концепции

•развития станции. Применяемые в настоящее время методы, основанные на стоимостных критериях и многокритериальной оптимизации., не решили основные требования, предъявляемые к таким методикам. В одних случаях решающее значение приобретают уровень стабильности экономики страны, а в другом большое влияние оказывает субъективизм лица, принимающего решение.

3. В диссертации, используя новейшие достижения общей теории систем, разработана методика оценки и анализа станционных систем, основанная на изучении топологии техническо-технологи-чиской структуры станции. Оценка структуры станции производится на основе одного глобального показателя - меры сложности системы. Относительная значимость технических подсистем станции и отдельных категорий обрабатываемых вагонопотоков опредэлется их эксцентриситетом.

4. Работоспособность предложенной методики апробирована при выборе этапности развития объединенной станции крупного города. Произведенные расчеты показывают, что уменьшение сложности тохническо-технологической структуры объединенной станции происходит после выделения отдельных пассажирских, транзитных и грузо-сортировочных элементов в самостоятельные подсистемы желе знодорожного узла.

б.Этапность развитая объединенной станции рекомендуется устанавливать на базе графического представления структуры станции на фазовой плоскости,в которой определены области ухудшения и улучшения как в технологии работы, так и в схеме станции.

6. Предложенная методика отражает существенные признаки рассматриваемой станционной структуры, скрывает те параметры станции, которые не могут быть выявлены в явном виде при существующих подходах их описания, но в месте с тем содержание самой методики не связано с особенностями той или иной структуры. Поэтому данной методикой может быть оценена любая транспортная техническо-технологическая система (станция, железнодорожный узел) или их отдельные подсистемы (горловина станции, грузовое хозяйство и т.д.), при различном их разбиении на элементы в зависимости от глубины исследования.

7. Предложенный метод позволяет количественно оценить станционную систему в статике. Он может быть применен в процессе принятия решения на этапе как оценки схем станции, так и при

выборе этапности развития. После выбора схемы или этапности

*

развития локальные расчеты и оценки техническо-технологической структуры данной станции могут быть произведены с помощью су-ществуюцдах методов.

8. В данной" диссертации автор предложил один из возможных подходов к анализу и оценке станционных структур путем введени математического языка, использование которого позволяет обойтись без упрощения или приближения, сохраняя целостность исследуемой системы.

Основные положения диссертации опуоликованы в следующих работах:

1. }£ардемов Б.Б. К вопросу развития железнодорожных узлов крупных городов//Тез. докл. ХХХУ11 научно-технич. конф. -Хабаровск, 1991. -с.216-217.

2. ¿Сардемов Б.Б. Анализ состояния железнодорожных узлов крупных городов //За технический прогресс на железных дорогах: Материалы межвузовской с международным участием научно-црак- . тической конференции, посвященной 20-летию института.- Самара, 1993, ч.1. -с.20-21.

3. Сологуб Н.К., Кардемов Б.Б. Сложность тохничоско-тохно-логической структуры железнодорожной станции// Тез. докл. Всероссийской науч. конф. - Москва, 1994, -с.139.

4. Сологуо Н.К., дардеыов Б.Б. Новый метод сравнения схем станций. Нолезнодорожный транспорт, 1994, с. 16-22, N 9.

Разработка метода анализа и оценки техническо-техноло-гический структуры железнодорожной .станции

05.22.03 - Эксплуатация железнодорожного транспорта (включая устройства сигнализации, централизации и блокировки)

Сдано в набор 05~1С9,-91/. Шдп. к печати 0л,00.91/. Формат бумаги 69«90 1/16 Объем 1,ь п.л. ЗаказУ^Гираж 100 экз.

Типография ШИТ, Москва, ул.Образцова, 15