автореферат диссертации по транспорту, 05.22.01, диссертация на тему:Разработка методики выбора оптимального способа формирования многогруппных составов по критерию эксплуатационных расходов на маневровую работу

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНОГО СПОСОБА ФОРМИРОВАНИЯ МНОГОГРУППНЫХ СОСТАВОВ ПО КРИТЕРИЮ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ РАСХОДОВ НА МАНЕВРОВУЮ РАБОТУ

05.22.01. - Транспортные и транспортно-технологические системы страны, ее регионов и городов, организация производства на транспорте 05.22.08. - Управление процессами перевозок

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Новосибирск 2004

Работа выполнена в Сибирском государственном университете путей сообщения (СГУПС)

Научный руководитель: Кандидат технических наук, доцент

Жуков Владимир Ильич

Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор

Шаров Виктор Александрович

Кандидат технических наук, доцент Потапов Павел Романович

Ведущая организация: Западно-Сибирская железная дорога - филиал

ОАО «Российские железные дороги»

Защита состоится " 28 " декабря 2004 г. в 10 часов на заседании диссертационного Совета Д.218.012.05 при Сибирском государственном университете путей сообщения (СГУПС) по адресу:

630049, Новосибирск - 49, ул. Д. Ковальчук, 191, телефон 8(383-2) 28-74-55, 25-96-08, 28-74-34

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского государственного университета путей сообщения (СГУПС).

Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Автореферат разослан" _26_" ноября 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, профессор

т<з<

3

Актуальность темы. Одним из направлений совершенствования переработки местных вагонопотоков (МВП) на грузовых и технических станциях является формирование многогруппных составов (МГС). Значительный объем манев-

«V Л I *

ровой работы при формировании МГС обусловливает целесообразность использования способов интенсивного формирования вагонов.

В качестве основного способа формирования (СФ) МГС в нашей стране рассматривается комбинаторный способ. Применительно к этому СФ создан ряд методик оценки технологии формирования МГС по следующим критериям: коэффициенту повторной сортировки вагонов; продолжительности формирования; числу маневровых передвижений в процессе формирования МГС. Попытки экономической оценки расходов, связанных с использованием различных схем формирования сводились к расчету эксплуатационных расходов на основе затрат ва-гоно- и локомотиво-часов при организации сортировочного процесса путем перемножения значений этих измерителей на соответствующие расходные ставки.

Разработанные методики оценки технологии формирования МГС имеют ряд недостатков: оценка технологии формирования по временным показателям не учитывает эксплуатационных расходов, связанных с энергетическими затратами маневрового локомотива и пробежными показателями (локомотиво-, вагоно- и тонно-километрами); оценка технологии формирования на основе числа маневровых передвижений и повторности переработки МВП не учитывает того, что маневровые полурейсы в процессе формирования МГС осуществляются с группами вагонов разной длины, веса, по различному продольному профилю.

Исследования современных отечественных и зарубежных. разработок в области организации формирования МГС показывают, что при формировании МГС на ограниченном числе путей, помимо комбинаторного, могут применяться различные СФ.

Необходимость практического решения задачи совершенствования процесса формирования МГС на основе выбора оптимальной технологии сортировки МВП указывает на актуальность темы диссертационной работы.

В качестве критерия оценки эффективности организации процесса формирования МГС в диссертации рассматриваются суммарные эксплуатационные рас-

ходы на маневровую работу (Эы). Такой критерий является комплексным, поскольку обеспечивает учет ряда других частных критериев, в числе которых по-вторность переработки вагонопотока и затраты вагоно-часов в процессе сортировки.

Целью диссертационной работы является разработка методики выбора оптимального способа формирования многогруппных составов по критерию эксплуатационных расходов на маневровую работу. Для достижения указанной цели в диссертационной работе были поставлены и решены следующие задачи:

1. Проведено теоретическое исследование развития и современного состояния вопросов организации формирования МГС.

2. Разработана методика анализа на ЭВМ структуры МВП, а также методика моделирования структуры составов, подлежащих формированию в многогруппные.

3. Предложена методика определения суммарных эксплуатационных расходов на маневровую работу по формированию МГС.

4. Произведен расчет и выполнен анализ значений эксплуатационных расходов на маневровую работу при различных условиях формирования МГС.

5. Разработана методика и алгоритмы для выбора оптимального СФ МГС в оперативных условиях по критерию суммарных эксплуатационных расходов на маневровую работу.

Объект для проведения исследований - система «маневровый состав -вспомогательное сортировочное устройство».

Предметом исследования являются суммарные эксплуатационные расходы на маневровую работу при использовании различных способов формирования многогруппных составов.

Методологической и теоретической основой исследований являются работы отечественных и зарубежных ученых, посвященные разработке и определению сферы применения различных СФ. Методика исследования основана на учете результатов исследований и практического внедрения предлагавшихся решений по организации формирования МГС, а также на использовании: теории веро-

ятностей и математической статистики (ТВиМС) при анализе структуры МВП, моделировании структуры МГС и процесса сортировки вагонов; положений теории планирования экспериментов; имитационного моделирования движения маневрового состава с использованием тяговых расчетов при маневровой работе; системы единичных норм расходов (ЕНР) при определении Эи.

Достоверность полученных результатов обеспечивается за счет: использования методов ТВиМС при анализе структуры МВП, моделировании структуры МГС, а также расчете характеристик процесса сортировки вагонов; имитационного моделирования движения маневрового состава с использованием тяговых расчетов, обеспечивающего при определении Эы комплексное рассмотрение системы «маневровый состав - путевое развитие для формирования МГС».

Наиболее существенные научные результаты, полученные лично соискателем. заключаются в следующем:

1) определена величина суммарных эксплуатационных расходов на маневровую работу при различных условиях формирования МГС (с. 91);

2) разработана методика и алгоритм выбора оптимального СФ МГС (с. 104) по критерию минимума эксплуатационных расходов на маневровую работу.

Научная новизна исследования заключается в следующем:

• определена необходимая вместимость сортировочно-группировочных путей при различных СФ МГС с использованием разработанной методики, основанной на результатах анализа статистических характеристик процесса сортировки вагонов;

• получена информационная база эксплуатационных расходов на маневровые полурейсы при различных значениях основных факторов, влияющих на процесс формирования МГС, позволившая упростить расчет суммарных эксплуатационных расходов на маневровую работу;

• на основе имитации процесса сортировки с использованием информационной базы эксплуатационных расходов разработана методика выбора оптимального СФ МГС в оперативных условиях работы грузовых и технических станций, позволяющая реализовать многовариантную (с воз-

можностью использования различных способов сортировки) технологию глубокой подборки местных вагонов, повысив тем самым эффективность организации транспортного производства.

Практическая ценность диссертации заключается в следующем:

• разработанная методика определения эксплуатационных расходов на маневровую работу по формированию МГС позволяет рассчитывать величину этих расходов для условий любых горочных и безгорочных грузовых и технических станций;

• предложенная методика и алгоритмы для выбора оптимального СФ в оперативных условиях позволяют организовать массовое формирование МГС на технических и грузовых станциях на основе минимизации эксплуатационных расходов на маневровую работу;

• результаты диссертационной работы позволяют перейти к использованию на грузовых и технических станциях гибкой (многовариантной) технологии переработки МВП.

Реализаиия результатов работы позволит перейти к более эффективной технологии переработки МВП на технических и грузовых станциях, основанной на минимизации эксплуатационных расходов на маневровую работу по формированию МГС. Использование гибкой технологии подборки вагонов обеспечит минимизацию эксплуатационных расходов железнодорожных станций, связанных с переработкой местных вагонов. Улучшатся условия обслуживания грузовладельцев, что немаловажно с точки зрения повышения конкурентоспособности железнодорожного транспорта,

Диссертационная работа была рассмотрена в службе перевозок ЗападноСибирской железной дороги. Разработанные методические рекомендации по использованию многовариантной технологии глубокой подборки местного вагоно-потока включены в технологический процесс работы сортировочной станции Ин-ская по формированию многогруппных поездов.

Разработанная методика определения эксплуатационных расходов на маневровую работу по формированию МГС при реализации различных СФ используется в учебном процессе.

Апробаиш работы.

Основные положения диссертации опубликованы в пяти работах. Основные результаты диссертационной работы докладывались на межвузовских научно-практических конференциях «Интеллектуальный потенциал Сибири» (2001-2003 гг.), региональной научно-технической конференции «ВУЗы Сибири и Дальнего Востока - Транссибу» (2002 г.)

На защиту выносятся следующие основные положения:

• методика определения вероятностных характеристик структуры МВП и составов, подлежащих формированию в многогруппные;

• методика определения суммарных эксплуатационных расходов на маневровую работу по формированию МГС;

• результаты определения эксплуатационных расходов на маневровую работу при использовании различных СФ МГС;

• методика выбора в оперативных условиях СФ МГС, оптимального по критерию суммарных эксплуатационных расходов на маневровую работу.

Диссертаиия содержит: введение, пять глав с выводами по каждой из них, заключение, список библиографических источников, 4 приложения, 177 страниц текста, 41 рис., 19 табл.

Во введении приводится обоснование актуальности темы диссертационной работы, определяется цель и задачи работы, объект и предмет исследования, дается описание методологической, теоретической и информационной базы исследования, описывается научная новизна и практическая значимость результатов, полученных в ходе выполнения исследований, а также приводятся положения, которые выносятся на защиту.

В главе 1 выполнено теоретическое исследование развития и современного состояния вопросов организации формирования МГС. Рассмотрены исторические предпосылки организации сортировочной работы с МГС на станциях, совершенствование устройств и путевого развития станций для интенсификации переработки МВП. Проведен анализ методов переработки МВП на станциях зарубежных железных дорог, а также способов организации формирования МГС на оте-

чественных железных дорогах.

С первых лет появления и развития железных дорог России учёные и практики-железнодорожники уделяли значительное внимание совершенствованию маневровой работы на станциях. К середине XX века отечественными учеными были выработаны теоретические основы рациональной организации процесса составообразования, которые в дальнейшем легли в основу работ по исследованию вопросов организации формирования МГС на станциях сети железных дорог. Значительный вклад в развитие этого научного направления внесли А.Н. Фролов, И.И. Васильев, К.А. Бернгард, К.Ю. Скалов, И.Е. Савченко, A.M. Дола-беридзе, П.Р. Батавин, П.С. Грунтов, Й.И. Страковский, Л.Б. Тишков, A.B. Абуладзе, А.И. Сухопяткин, Э.В. Бакумов, У.Т. Туляганов, В.В. Григорьев, A.A. Абрамов, H.H. Шабалин, Е.А. Сотников, В.Б. Корш, A.C. Перминов, И.Г. Казовский, Н.П. Соловьёва, Ю.Н. Гусев, Е.М. Тишкин, В.М. Макаров, П.Р. Потапов, В.И. Зверев, H.H. Брехов, В.А. Шаров, В.Н. Чернов и другие ученые и специалисты.

Значительное внимание технологии переработки МВП при формировании МГС уделялось и на зарубежных железных дорогах. В частности, этим вопросам посвящены работы иностранных ученых и специалистов С. Pay (Индия), Г. Кё-нинга и П. Шальтеггера (Швейцария), Пала Мессарош (Венгрия), Jonski Jan, Myszka Zygmunt (Польша). К настоящему времени в ряде стран (Швейцария, Бельгия, Нидерланды, Португалия, Венгрия, Польша, Япония и другие) разработаны и практически используются различные СФ МГС на ограниченном числе путей.

Результаты выполненного теоретического исследования вопросов организации формирования МГС показали следующее.

Формирование МГС может происходить как с использованием основного сортировочного устройства (при наличии резервов путевого развития и перерабатывающей способности), так и на вспомогательном сортировочном устройстве (ВСУ). Значительный объем маневровой работы при формировании МГС обусловливает использование интенсивных СФ.

К настоящему времени в нашей стране в качестве основного устройства для формирования МГС рассматривается ВСУ, при этом технология формирования

МГС базируется на использовании комбинаторного СФ. Существуют методики и алгоритмы автоматизации технологии формирования МГС, созданные применительно к схемам сортировки вагонов при реализации этого способа.

Анализ теоретических исследований, в том числе зарубежных, выполненный в главе 1, показал, что при формировании МГС на ограниченном числе путей могут применяться различные СФ. Разработан ряд методик оценки технологии формирования МГС по коэффициенту повторной сортировки вагонов, числу маневровых передвижений, продолжительности формирования МГС. Попытки экономической оценки расходов, связанных с использованием различных схем формирования сводились к расчету эксплуатационных расходов на основе затрат ва-гоно и локомотиво-часов при организации сортировочного процесса.

По главе 1 сделаны следующие основные выводы:

1. В настоящее время фактически отсутствуют технико-экономически обоснованные рекомендации по использованию того или иного СФ при формировании МГС в различных условиях, в частности, при различном числе сортировочных путей и групп в составе.

2. Попытки оценки эффективности различных схем формирования до настоящего времени основывались на использовании критериев, не в полной мере учитывающих реальные условия процесса формирования МГС.

3. Методика выбора оптимального СФ, учитывающая весь комплекс основных факторов, влияющих на эффективность использования того или иного способа, до настоящего времени не разработана.

В главе 2 приводится описание разработанных методик определения вероятностных характеристик структуры МВП и составов, подлежащих формированию в многогруппные.

При исследовании процесса формирования МГС необходимым является детальный учет их структуры. Структура МВП характеризуется: числом технологических групп; частотами появления вагонов различных назначений в составах местных поездов; максимальным числом вагонов в каждой группе и отцепе; частотами появления различного числа вагонов в группах и отцепах. Определение этих показателей может быть произведено с .применением ЭВМ на основе обра-

ботки данных о МВП с использованием методов ТВиМС.

Укрупненная блок-схема алгоритма анализа структуры МВП представлена на рис.1.

Рис. 1. Укрупненная блок-схема алгоритма определения вероятностных характеристик структуры МВП

Реализация алгоритма может быть представлена в виде трех последовательно протекающих процессов.

Процесс I заключается в формировании на основе электронных натурных листов файла кодов клиентов для всех вагонов местных поездов, входящих в выборку. Из файла natlist.txt последовательно считываютея номера вагонов п и соответствующие им коды грузополучателей КСЖП. По окончании обработки файла

определяется общее число вагонов в выборке V. Полученные значения КОД, записываются в файл kodkl.txt.

В ходе процесса П на основании полученного файла kodkl.txt и файла пот-косИш для п-го вагона выборки определяется соответствующий номер грузового района N0^.

Заключительный этап обработки данных представлен процессом П1. Формируется файл соответствия порядковых номеров вагонов выборки п номерам технологических групп j (файл ngr.dat). Из файла nomgr.dat последовательно считы-ваются номера вагонов п и номера грузовых районов N0^, после чего с использованием файла ngrup.dat определяется номер группы п-го вагона N6,,, соответствующий номеру грузового района N01^. На основе созданного файла ngr.dat определяются статистические характеристики структуры МВП, такие как функция распределения числа технологических групп в составах местных поездов, максимальное число вагонов и функции распределения числа вагонов в отцепах каждой технологической группы.

Применение разработанной методики анализа структуры МВП позволяет перейти к моделированию структуры МГС на основании полученных вероятностных характеристик структуры МВП. Исходными данными для моделирования являются: 1) число вагонов в моделируемом составе; 2) данные о структуре МВП, находящиеся во внешнем файле: максимальное возможное число групп в МГС; функция распределения частоты появления различных групп в МГС; максимальное число вагонов в отцепах каждой группы; функции распределения частоты появления в отцепах каждой технологической группы различного числа вагонов.

По главе 2 сделаны следующие основные выводы:

1. В результате моделирования структуры МГС определяются: фактическое количество групп в МГС; количество отцепов в МГС; принадлежность отцепов технологическим группам; количество вагонов в каждом отцепе; количество вагонов в каждой группе.

2. Моделирование структуры МГС с использованием разработанных алгоритмов позволяет перейти к определению характеристик процесса формирования на вероятностной основе, что увеличивает достоверность ре-

зультатов исследований, связанных с организацией массового формирования таких составов.

В главе 3 описывается разработанная методика определения эксплуатационных расходов на маневровую работу по формированию МГС.

Комплексным критерием сравнительной оценки эффективности СФ при различных условиях можно считать эксплуатационные расходы на маневровую работу, выполняемую при формировании МГС (Эм). Они зависят от: способа сортировки, количества задействованных сортировочных путей, количества вагонов в формируемом составе, структуры состава. Оптимальным по выбранному критерию является СФ, обеспечивающий минимум величины Эм в заданных условиях формирования МГС.

Расчет Эм производится на основе моделирования процесса сортировки и определения расходов на маневровую работу с использованием тяговых расчетов и системы ЕНР. Процесс определения Эм разделяется на два этапа: имитация сортировки вагонов при формировании МГС; имитация маневровых передвижений.

Для выполнения расчетов первого этапа используются данные о структуре МГС (получаемые с использованием методики, изложенной в главе 2). Результатом реализации 1-го этапа являются следующие данные: 1) распределение (/,Л) и функция распределения Щ $ ) числа вагонов 1, находящихся на р-м сортировочном пути после б-й сортировки; 2) распределение (/*->»< ) и функция распределе-

лтя р

ния ( Р ^ ) максимального количества вагонов К на р-м пути для полного цикла сортировки; 3) средние длины групп вагонов ~£ргег > переставляемых в процессе сортировки при г-м маневровом полурейсе.

Функция ^п» может использоваться при определении необходимой вместимости сортировочных путей ВСУ. Суммарная вероятность появления на п-м пути числа вагонов, превышающего величину, по которой следует определять вместимость пути, не должна превышать принятой вероятности ошибки Р".

Исходные данные для работы имитационной модели определения эксплуатационных затрат на маневровую работу методом тяговых расчетов (этап 2) состоят из трех групп: данные о маневровом составе; о маршруте маневрового передвижения; ставки единичных норм расходов (ЕНР) на измерители маневровой

работы.

Внутри первых двух групп данные представляются в следующем виде:

• данные о маневровом составе: число вагонов в переставляемой группе, длина и масса группы вагонов (определяются в результате имитации процесса сортировки);

• данные о скоростях движения и продольном профиле пути на маршруте: допустимые скорости движения маневрового состава; длина полурейса; описание продольного профиля с указанием границ, длин и уклонов элементов профиля.

Определение эксплуатационных расходов по маневровым полурейсам производится с использованием системы ЕНР. Расчет происходит по следующим измерителям:

• энергетические показатели: механическая работа локомотива; механическая работа сил сопротивления; расход дизельного топлива.

• временные показатели: бригадо-часы локомотивных бригад; локомотиво-и вагоно-часы.

• пробежные показатели: локомотиво-, вагоно- и тонно-километры.

Укрупненная блок-схема алгоритма определения эксплуатационных расходов на маневровую работу с использованием тяговых расчетов и системы ЕНР приведена на рис. 2.

В модели имитируется управление движением локомотива с маневровым составом, что позволяет рассчитывать значения измерителей при использовании различных режимов движения: тяга, выбег, торможение.

В результате сеанса имитации маневрового полурейса определяются значения рассматриваемых измерителей и эксплуатационные расходы по г-му полурейсу Эг (по расходным ставкам системы ЕНР на измерители маневровой работы). Итоговое значение эксплуатационных затрат на маневровую работу при реализации рассматриваемого СФ:

л

где К - общее количество полурейсов за цикл сортировки (формирование одного состава) при рассматриваемом СФ.

([~Шчало ^

Ввод 1-й группы паяных (о ыанегровои составе)

Ввод 2-й группы данных (о маневровом маршруте)

Ввод 3-й группы данных (значения ЕНР на измерители маневровой работы)

Считывание из внешнего файла ванных о локомотиве

Обработка продольного профиля

5

Управление движением маневрового состава

Расчет ускоряющих и замедляющих сил и скорости состава

Формирование результатов сеанса имитации

Вывод результатов

Печать результатов сеанса имитации

I

( Конец )

Рис. 2. Укрупненная блок-схема алгоритма определения эксплуатационных расходов на маневровую работу

По главе 3 сделан следующий основной вывод: разработанные методика и алгоритмы позволяют определять величину суммарных эксплуатационных расходов на маневровую работу по формированию МГС в различных условиях, обеспечивая при этом учет структуры МВП, особенностей процесса сортировки вагонов и работы маневрового локомотива.

В главе 4 производится определение эксплуатационных расходов на маневровую работу при различных условиях формирования МГС.

Первый раздел главы посвящен определению условий формирования МГС при проведении исследований по сравнению различных СФ. Под условиями формирования в диссертации понимается следующее:

• технология подборки вагонов при формировании МГС;

• число и вместимость сортировочных путей;

• степень детализации подборки вагонов (число технологических групп в МГС);

• исходные данные для работы имитационной модели определения эксплуатационных расходов на маневровую работу: о маневровом составе; о маршруте маневрового передвижения; ставки ЕНР на измерители маневровой работы (глава 3).

Для установления максимального числа групп, фактически присутствующих в МГС (С*1), было выполнено моделирование структуры 1000 составов, по результатам статистической обработки которого получено распределение фактического числа групп в МГС. С учетом величины Оф, для сравнения в диссертации были выбраны следующие СФ: степенной, ступенчатый дублирующий, ступенчатый максимальный, комбинаторный. Вместимость путей ВСУ определялась путем реализации соответствующего алгоритма (глава 3).

Во втором разделе главы приводятся результаты расчета эксплуатационных расходов на маневровую работу при формировании МГС с использованием различных СФ (см. табл. 1), а также ряда других показателей.

Выполнена количественная оценка изменения величины Эы, расхода топлива и затрат локомотиво-минут на формирование МГС в различных условиях.

Таблица 1. Суммарные эксплуатационные расходы на маневровую работу по формированию МГС с использованием ВСУ, руб. (в ценах 2003 г.)

Способ формирования Число групп в МГС Число сортировочных путей

2 3 4 5

Степенной 4 496.75 349.20 - -

9 - 819.06 792.41 775.07

16 - - 918.41 912.51

25 - - - 989.61

Комбинаторный 4 497.89 348.51 - -

9 1125.89 905.41 751.51 702.40

16 1443.08 1008.60 979.06 858.07

25 - - 1049.37 1018.92

Ступенчатый дублирующий 4 497.71 346.90 - -

9 - 852.13 731.72 595.79

16 - 1065.58 1059.66 943.11

25 - - 1031.66 1020.04

Ступенчатый максимальный 4 497.60 349.46 - -

9 - 735.56 730.77 702.75

16 - 1056.79 962.47 928.88

25 - - 1206.17 1095.41

Анализ полученных результатов показал, что изменение показателей маневровой работы (эксплуатационных расходов, затрат локомотиво-минут и топлива локомотива) при изменении структуры МГС (за счет различной детализации подборки) и числа путей, выделяемых для сортировки, для всех СФ происходит нелинейно. В ряде случаев отмечается резкое, скачкообразное изменение величины Эм при переходе к другому варианту детализации подборки вагонов или числа сортировочных путей (так, при переходе от двух к трем путям при формировании МГС из 16 групп комбинаторным способом сокращение Э„ составляет порядка 43 %, при увеличении числа групп в составе от четырех до девяти при формировании составов на трех путях ступенчатым дублирующим способом Эц возрастает в 2.45 раза). Эти факты объясняются различием структуры исходных составов, формируемых в многогруппные. Наличие практически неограниченного количества вариантов структуры составов указывает на то, что при одних и тех же уело-

виях формирования для разных составов оптимальными по критерию эксплуатационных расходов на маневровую работу могут оказываться различные СФ, что не позволяет установить фиксированных границ эффективного использования того или иного способа. Результаты выполненных расчетов показали, что СФ, выбираемый по критерию затрат времени на формирование МГС не всегда обеспечивает минимум суммарных эксплуатационных расходов на маневровую рабо-

При использовании на грузовой или технической станции единственной технологии подборки вагонов (например, основанной на применении комбинаторного способа) разработанная методика определения эксплуатационных расходов на маневровую работу по формированию МГС может использоваться для решения задачи расчета средних расходов на формирование МГС за определенный период. При решении данной задачи используются данные о структуре среднестатистического МГС, определяемые на основе анализа структуры МВП (по методике, описанной в главе 2).

Средние суммарные эксплуатационные расходы на маневровую работу по формированию МГС за определенный период (год, квартал, месяц) можно определить по формуле:

где т - количество вариантов числа путей, используемых для формирования МГС;

п - количество вариантов степени детализации подборки вагонов (числа групп в формируемых МГС);

- средние эксплуатационные расходы на маневровую работу по формированию МГС при реализации ¡-го варианта числа используемых путей и .¡-го варианта детализации подборки вагонов;

Ну - число МГС за рассматриваемый период, формируемых с использованием ¡-го варианта числа сортировочных путей и ]-го варианта детализации подборки вагонов.

ту.

т п

(2)

Определение значений Э^ ~ производится для условий конкретной станции с использованием методики, описанной в главе 3.

По главе 4 сделаны следующие основные выводы:

1. При определении необходимой вместимости сортировочных путей для формирования МГС следует учитывать не только степень детализации подборки вагонов и число выделяемых путей, но и технологию подборки вагонов при использовании различных СФ. При степенном способе вместимость каждого пути может быть принята равной 50 % от длины МГС. Для других СФ вместимость путей должна определяться с учетом структуры МВП конкретной станции с использованием разработанной в диссертации методики.

2. Разработанная методика расчета суммарных эксплуатационных расходов на маневровую работу по формированию МГС является универсальной, поскольку дает возможность производить количественную оценку этих расходов для условий любых горочных и безгорочных грузовых и технических станций.

3. Установлено, что на величину суммарных эксплуатационных расходов на маневровую работу при формировании МГС с использованием любого способа при прочих равных условиях значительное влияние оказывает число выделяемых сортировочных путей и структура составов (в частности, степень детализации подборки вагонов). Использование разработанной методики определения эксплуатационных расходов на маневровую работу позволило получить количественную оценку такого влияния.

4. Учитывая значительное влияние на величину Эм структуры формируемых составов, задачу выбора оптимального СФ по принятому критерию следует решать индивидуально при формировании каждого МГС, производя расчет расходов на маневровую работу и их сравнение в соответствии с оперативными условиями формирования состава, с включением в технологический процесс работы станций гибкой технологии подборки вагонов.

В главе 5 приводится описание разработанной методики и алгоритмов для выбора оптимального СФ в оперативных условиях формирования МГС.

Для решения задачи разработки методики выбора в оперативных условиях оптимального СФ при формировании МГС в диссертации используются положения описанной в главе 3 методики определения величины Эм.

Исходные данные для работы модели разделены на две группы: оперативные данные; постоянная информация. К оперативным даннъш относятся: 1) номера сортировочных путей, специализированных для формирования МГС; 2) характеристика исходного состава, подлежащего сортировке (последовательность расположения вагонов в составе перед началом сортировки, назначение каждого вагона, его длина и масса). К постоянной информации относится: 1) матрица соответствия реальных назначений условным номерам технологических групп состава; 2) характеристика продольного профиля сортировочного устройства и путевого развития для формирования МГС.

Для разработки модели необходимо иметь общую структуру маневровых полурейсов (рис. 3).

Условные обозначения соответствуют следующим видам полурейсов:

• «Н» - надвиг состава на сортировочную горку;

• «ЗП1», «ЗП2», «ЗП3», «ЗП4», «ЗП5» - заезд локомотива соответственно на путь 1,2,3,4,5;

® «В1»,«В2», «Вз», «В4», «В5» - вытягивание группы вагонов соответственно с пути 1,2,3,4 и 5;

• «31»,«32», «З3», «З4», «З5» - осаживание группы вагонов соответственно на путь 1,2,3,4 и 5;

• «ПН1»,«ПН2», «ПНз», «ПН4», «ПН5» - перестановка группы вагонов для повторного надвига на горку соответственно с пути 1,2,3,4 и 5.

Количество полурейсов каждого вида определяется схемой сортировки вагонов. Описание каждого полурейса (длины и уклоны элементов продольного профиля) производится на участке от «а» до «Ь» (см. рис. 3).

Рис. 3. Обобщенная структура маневровых полурейсов при формировании МГС с использованием горочного сортировочного устройства

При использовании обобщенной схемы структуры маневровых полурейсов задача определения величины Эы при любом СФ фактически может быть сведена к расчету эксплуатационных расходов по каждому г-му полурейсу (Эг).

Основными факторами, от которых зависят эксплуатационные расходы Эмг по каждому маневровому полурейсу (при фиксированных ставках ЕНР)1, являются:

• длина г-го полурейса (1п.Рг);

• масса маневрового состава на г-м полурейсе ((}„);

1 при использовании маневрового локомотива определенного типа.

• длина маневрового состава на г-м полурейсе (1сг);

• продольный профиль пути на участке г-го маневрового полурейса (Р,).

Все основные факторы, влияющие на величину эксплуатационных расходов

по маневровому полурейсу, в зависимости от условий формирования МГС на конкретной станции, принимают значения в определенных диапазонах, границы которых могут быть установлены. Для определения эксплуатационных расходов по реальному полурейсу целесообразно иметь информационную базу величины эксплуатационных расходов Э^ на выполнение маневрового полурейса при различных значениях факторов 1п.рГ) <3сг» 1«> Рг- В диссертации была сформирована такая база по результатам моделирования движения маневрового состава для 700 вариантов сочетаний указанных факторов. Для расчета эксплуатационных расходов по полурейсам использовалась методика, описанная в главе 3.

Расчет эксплуатационных расходов по реальным полурейсам в модели производится с использованием полученной информационной базы путем интерполяции значений Эмг для конкретных значений факторов 1п.рг, <3СТ, 1сг, Рг.

В качестве оптимального автоматически выбирается СФ, обеспечивающий минимум величины Эм =^ЭГ. Для выбранного таким образом способа составляет-

I*

ся план маневровой работы с указанием последовательности операций по формированию данного МГС.

По главе 5 сделаны следующие основные выводы:

1. На основании характеристик реальных маневровых полурейсов, определяемых при имитации процесса сортировки вагонов для условий данной станции, с использованием информационной базы эксплуатационных расходов на маневровые полурейсы определяются суммарные эксплуатационные расходы на маневровую работу по формированию данного МГС при использовании различных СФ;

2. Путем сравнения значений эксплуатационных расходов производится выбор СФ, минимизирующего расходы на формирование данного состава.

3. Для выбранного СФ составляется план выполнения маневровой работы, позволяющий организовать практическое выполнение процесса формирования МГС.

В заключении по результатам всей работы сделаны следующие выводы:

1. К настоящему времени в нашей стране и за рубежом разработан ряд различных технологий формирования МГС на ограниченном числе путей. Задача сравнения СФ по критерию эксплуатационных расходов на маневровую работу не ставилась. Отсутствовала адекватная реальным условиям методика расчета эксплуатационных расходов при формировании

- МГС.

2. В задачах исследования процесса формирования МГС необходимым является детальный учет их структуры. Разработанные методики и алгоритмы позволяют автоматизировать процесс анализа структуры МВП и на основе статистической обработки реальных данных получать ряд важ-

- ных вероятностных характеристик, среди которых функция распределения числа технологических групп в составах местных поездов, максимальное число вагонов и функции распределения числа вагонов в отцепах каждой технологической группы.

3. Процесс определения суммарных эксплуатационных расходов на маневровую работу по формированию МГС может рассматриваться в два этапа: моделированием процесса сортировки вагонов и маневровых полурейсов. Разработанные методика и алгоритмы позволяют на основании реальных данных о структуре МВП, с. .учетом особенностей процесса сортировки вагонов и работы маневрового локомотива определять суммарные эксплуатационные расходы на маневровую работу при формировании МГС в различных условиях. Получаемые вероятностные характеристики процесса сортировки позволяют определять ряд параметров путевого развития для формирования МГС, в частности, необходимую вместимость сортировочных путей.

4. Анализ полученных результатов определения суммарных эксплуатационных расходов для различных условий формирования МГС указывает

на то, что задача выбора СФ, оптимального по критерию суммарных эксплуатационных расходов на маневровую работу, должна решаться в реальных оперативных условиях формирования МГС на конкретной грузовой или технической станции. Выбор СФ следует производить индивидуально для каждого формируемого МГС, а возможность такого выбора может обеспечиваться за счет реализации многовариантной технологии формирования МГС.

5. Разработанные методика и алгоритмы для выбора в оперативных условиях оптимального СФ при формировании МГС позволяют в оперативных условиях работы реальной грузовой или технической станции автоматически производить выбор СФ, обеспечивающего минимальные эксплуатационные расходы на маневровую работу по формированию МГС. При этом учитываются следующие факторы:

• структура исходного состава (количество технологических и фактических групп, отцепов, число и масса вагонов в каждой группе и отцепе, расположение вагонов различных назначений);

• характеристика путевого развития для формирования МГС (число и полезная длина сортировочных путей; продольный профиль путей: сортировочных, обводных, надвига, роспуска);

• структура маневровых полурейсов, необходимых для формирования данного МГС, а также характеристики маневрового состава для каждого выполняемого полурейса.

6. Использование разработанных методик и алгоритмов позволит перейти к

эффективной организации процесса формирования МГС за счет реализации гибкой технологии переработки МВП, основанной на автоматизации выбора оптимального СФ при формировании МГС.

2007-4

Публикации по теме диссертационной работы: 14 3 9 ^

1. Гренкевич О.О. Анализ структуры местных вагонопотоков в зад ганизации формирования многогруппных составов. Вестник СГУПС-2003.166 с. Вып. 6. С. 93-98.

2. Гренкевич О.О. Выбор эффективного способа сортировки местных вагонов по критерию эксплуатационных расходов // Материалы регион, на-учн.-практ. конф. «ВУЗы Сибири и Дальнего Востока - Транссибу». -Новосибирск: СГУПС, 2002. С. 69-75.

3. Гренкевич О.О. Сравнительная эффективность способов формирования многогруппных составов по критерию эксплуатационных расходов по маневровой работе // В кн. Совершенствование эксплуатационной работы в условиях реорганизации железнодорожного транспорта: Сб. науч. Тр. Новосибирск, 2004. с. 179-184.

4. Гренкевич О.О., Имяреков A.A. Определение рационального числа и полезной длины сортировочных путей при различных способах формирования многогруппных поездов с использованием методов имитационного моделирования // Тез. докл. Новосибирской межвуз. научн. конф. «Интеллектуальный потенциал Сибири». - Новосибирск: СГУПС, 2002. С. 47.

5. Гренкевич О.О., Титовец М.А. Резервы сокращения затрат по маневровой работе на грузовых станциях // Тез. докл. Новосибирской межвуз. научн. конф. «Интеллектуальный потенциал Сибири». - Новосибирск: СГУПС, 2001 г. с. 106-107.

Подписано в печать 26.11.2004 г. - ^

Объем 1,5 п. л. Тираж 100 экз. Заказ № 1326.

Отпечатано с готового оригинал-макета в издательстве СГУПСа Новосибирск, ул. Д.Ковальчук,1$1<^'< 'Щ

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. РАЗВИТИЕ И СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСОВ ОРГАНИЗАЦИИ ФОРМИРОВАНИЯ МНОГОГРУППНЫХ СОСТАВОВ.

1.1. Развитие железных дорог, исторические предпосылки специализации поездов и формирования многогруппных составов.

1.2. Совершенствование устройств и путевого развития станций для интенсификации переработки местных вагонопотоков.

1.3. Методы переработки местного вагонопотока на станциях зарубежных железных дорог.

1.4. Способы организации формирования многогруппных составов на отечественных железных дорогах.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕРОЯТНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СТРУКТУРЫ МЕСТНЫХ ВАГОНОПОТОКОВ И СОСТАВОВ, ПОДЛЕЖАЩИХ ФОРМИРОВАНИЮ В МНОГОГРУПП-НЫЕ.

2.1. Методика статистического анализа структуры местных вагонопотоков с использованием ЭВМ.

2.2. Моделирование структуры исходного состава, подлежащего формированию в многогруппный, на основании вероятностных характеристик структуры местных вагонопотоков.

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СУММАРНЫХ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ РАСХОДОВ НА МАНЕВРОВУЮ РАБОТУ ПО ФОРМИРОВАНИЮ МНОГОГРУППНЫХ СОСТАВОВ.:.

3.1. Определение характеристик процесса сортировки вагонов на основе имитации формирования многогруппных составов.-.

3.2. Определение эксплуатационных расходов на маневровую работу по формированию многогруппного состава методом имитационного моделирования с использованием тяговых расчетов.

ГЛАВА 4. РАСЧЕТ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ РАСХОДОВ НА МАНЕВРОВУЮ РАБОТУ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ ФОРМИРОВАНИЯ МНО-ГОГРУППНЫХ СОСТАВОВ.

4.1. Определение основных вариантов условий формирования многогрупп-ных составов.

4.2. Расчет эксплуатационных расходов на маневровую работу при использовании различных способов формирования многогруппных составов.

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ И АЛГОРИТМОВ ДЛЯ ВЫБОРА В ОПЕРАТИВНЫХ УСЛОВИЯХ ОПТИМАЛЬНОГО СПОСОБА ФОРМИРОВАНИЯ МНОГОГРУППНЫХ СОСТАВОВ.

5.1. Общие принципы разработки методики и структура основных алгоритмов.

5.2. Определение эксплуатационных расходов по маневровым полурейсам. .гг.:.

5.3. Выбор оптимального способа формирования многогруппного состава.

В современных условиях возрастающей конкуренции со стороны других видов транспорта одной из главных задач, стоящих перед транспортно-технологическими системами железных дорог, является обеспечение высокой экономической эффективности всех, этапов перевозочного процесса, которая в значительной мере определяется расходами на перевозки.

Одной из важных тенденций, отмечаемых в последние годы, является рост объемов местных вагонопотоков и одновременное увеличение количества назначений местных вагонов. Все большее значение приобретают вопросы совершенствования методов расформированиями формирования мно-гогруппных составов, в частности, расширение группового формирования и дробной сортировки местного вагонопотока. Подобные решения способствуют сокращению простоя местных вагонов на станциях, а также улучшают условия обслуживания грузоотправителей и грузополучателей за счет ускорения доставки грузов и выполнения детальной подборки вагонов на грузовых и технических станциях. В 2001 году МПС были выпущены рекомендации по совершенствованию местной работы [47], в которых в качестве одного из основных технологических решений, направленных на улучшение внутриузловой и станционной технологии работы с местными вагонопотока-ми, рассматривается «расширение подборки местных вагонов по грузовым фронтам и подъездным путям».

Расширение формирования многогруппных составов вызывает многократную повторную сортировку и значительное увеличение объема местной работы. Для эффективной организации процесса формирования многогруппных поездов требуется использование интенсивной технологии подборки вагонов.

В нашей стране с 1986 года в качестве основного способа формирования многогруппных составов рассматривается комбинаторный способ, основывающийся на специально разработанных схемах сортировки вагонов при различном числе путей, и позволяющий минимизировать повторные сортировки и перестановки вагонов в процессе формирования. Основным критерием оценки оптимальности разрабатываемых схем сортировки являлась повтор-ность переработки вагонопотока. С этого периода методические указания и рекомендации по разработке интенсивной технологии местной работы ориентированы на использование комбинаторного способа. Для. этого способа разработан ряд методик нормирования: продолжительности формирования многогруппного состава [13,15].

Существующие методики имеют ряд недостатков. Основным из них является отсутствие учета энергетических затрат маневрового локомотива в процессе формирования многогрулпных составов. Не учитывается то, что каждый маневровый полурейс в процессе формирования происходит с группой вагонов различной массы, перемещение маневрового локомотива с вагонами происходит по элементам профиля с различными уклонами, с использованием различных режимов движения.

В качестве критерия оценки эффективности организации процесса формирования многогрулпных составов в диссертационной работе рассматриваются суммарные эксплуатационные расходы на маневровую работу, выполняемую в процессе формирования. Такой критерий является обобщающим, поскольку обеспечивает учет ряда других частных критериев, в числе кото- рых повторность переработки вагонопотока и затраты вагоно-часов в процессе сортировки.

При использовании предлагаемого критерия схемы сортировки вагонов комбинаторного способа, считавшиеся оптимальными, не всегда будут таковыми. Принимая во внимание то, что к настоящему времени в нашей стране и за рубежом разработано достаточно большое число различных способов интенсивного формирования многогрулпных составов (помимо комбинаторного), следует указать на наличие задачи сравнения различных способов по критерию суммарных эксплуатационных расходов на маневровую работу в разных условиях формирования, в частности, при использовании различного числа сортировочных путей, а также при различной степени детализации подборки вагонов.

Необходимость практического решения задачи совершенствования процесса формирования многогруппных составов на основе выбора оптимальной технологии сортировки местного вагонопотока указывает на актуальность темы диссертационной работы.

Объект для проведения исследований - система «маневровый состав — вспомогательное сортировочное устройство»".

Предметом исследования являются суммарные эксплуатационные расходы на маневровую работу при использовании различных способов формирования многогруппного состава.

Целью диссертационной работы является разработка методики выбора оптимального способа формирования многогруппных составов по критерию эксплуатационных расходов на маневровую работу. Для достижения указанной цели в диссертационной работе были поставлены и решены следующие задачи:

1. Проведено теоретическое исследование развития и современного состояния вопросов организации формирования многогруппных составов.

2. Разработана методика анализа структуры местных вагонопотоков с использованием ЭВМ,-а. также методика моделирования структуры составов, подлежащих формированию в многогруппные.

3. Разработана методика расчета суммарных эксплуатационных расходов на маневровую работу по формированию многогруппных составов.

4. Выполнен расчет эксплуатационных расходов на маневровую работу при различных условиях формирования многогруппных составов и произведен анализ величины этих расходов при использовании различных способов формирования.

5. Разработана методика и алгоритмы для выбора оптимального способа формирования многогруппного состава в оперативных условиях по критерию суммарных эксплуатационных расходов на маневровую работу.

Методологической и теоретической основой проводимых исследований являются работы отечественных и зарубежных ученых и специалистов, посвященные совершенствованию методов переработки местного вагонопо-тока. Среди них труды отечественных ученых А.Н. Фролова, И.И. Васильева, К.А. Бернгарда, К.Ю. Скалова, И.Е. Савченко, A.M. Долаберидзе, П.Р. Бата-вина, П.С. Грунтова, И.И. Страковского, Л.Б. Тишкова, А.В. Абуладзе, А.И. Сухопяткина, Э.В. Бакумова, У.Т. Туляганова, В.В. Григорьева, А.А. Абрамова, Н.Н. Шабалина, Е.А. Сотникова, В.Б. Корша, А.С. Перминова, И.Г. Ка-зовского, Н.П. Соловьёвой, Ю.Н. Гусева, Е.М. Тишкина, В.М. Макарова, П.Р. Потапова, В.И. Зверева, Н.Н. Брехова, В.Н Чернова и других, а также работы иностранных ученых и специалистов С. Pay (Индия), Г. Кёнинга и П. Шаль-теггера (Швейцария), Пала Мессарош (Венгрия), Jonski Jan, Myszka Zygmunt (Польша).

В процессе решения поставленных в диссертации задач использовались методы теории вероятностей и математической статистики, имитационного моделирования; положения теории планирования экспериментов.

Информационную базу диссертационной работы составляли:

1. Диссертационные работы и авторефераты диссертаций, книги и журнальные статьи по тематике исследования; материалы научных, научно-практических и научно-технических конференций; сборники научных трудов и статей; материалы из иностранных технических журналов.

2. Нормативные данные правил и норм проектирования сортировочных устройств и железнодорожных станций; методические рекомендации МПС, относящиеся к совершенствованию переработки местных ва-гонопотоков на грузовых и технических станциях.

3. Типовые технологические процессы работы грузовой и сортировочной станции.

4. Данные о структуре местных вагонопотоков на реальной грузовой станции; проектная документация по путевому развитию подъездных путей, обслуживаемых этой станцией.

5. Результаты собственных расчетов и выполненных исследований.

Наиболее существенные научные результаты, полученные лично соискателем, заключаются в том, что комплексное имитационное моделирование процесса сортировки вагонов и маневровых передвижений с использованием тяговых расчетов и системы единичных норм расходов на измерители маневровой работы позволило впервые рассчитать величину эксплуатационных расходов на маневровую работу при различных условиях формирования многогруппных составов (с. 91) и разработать методику и алгоритм выбора оптимального способа формирования (с. 104).

Научная новизна исследования заключается в следующем:

• разработанная на основе анализа реальных данных о местном вагоно-потоке станции Чемской^Западно-Сибирской железной дороги методика моделирования " структуры составов, подлежащих формированию в многогруппные, позволила воспроизводить их статистические характеристики при имитации процесса сортировки;

• разработанная на основе расчета статистических характеристик процесса сортировки методика определения необходимой вместимости путей для формирования многогруппных составов, в отличие от существующих методик, позволила определить необходимую вместимость сортировочно-группировочных путей при использовании различных способов формирования;

• впервые получена информационная база эксплуатационных расходов по маневровым полурейсам при различных значениях основных факторов, влияющих на процесс формирования многогруппных составов, позволяющая упростить расчет суммарных эксплуатационных расходов на маневровую работу;

• разработанная на основе имитации процесса сортировки с использованием информационной базы эксплуатационных расходов методика выбора оптимального способа формирования многогруппного состава в оперативных условиях работы грузовых и технических станций (ранее отсутствовавшая) позволяет внедрить многовариантную (с возможностью использования различных снособов сортировки) технологию глубокой подборки местных вагонов, повысив тем самым эффективность организации транспортного производства.

Практическая ценность диссертации заключается в следующем:

• разработанная методика определения эксплуатационных расходов на маневровую работу по формированию многогруппных составов может использоваться при расчете величины этих расходов для условий любых горочных и безгорочных грузовых и технических станций;

• разработанная методика и алгоритмы для выбора оптимального способа формирования в оперативных условиях могут использоваться на технических и грузовых станциях при организации массового формирования многогруппных составов;

• результаты диссертационной работы могут быть использованы при разработке гибкой многовариантной технологии переработки местного вагонопотока на грузовых и технических станциях.

Диссертационная работа была рассмотрена в Службе перевозок ЗападноСибирской железной дороги. Рекомендации по использованию многовариантной технологии глубокой подборки местного вагонопотока включены в технологический процесс работы сортировочной станции Инская по формированию многогруппных поездов.

Основные результаты диссертационной работы докладывались на межвузовских научно-практических конференциях «Интеллектуальный потенциал Сибири» (2001-2003 гг.) и региональной научно-технической конференции «ВУЗы Сибири и Дальнего Востока - Транссибу» (2002 г.).

На защиту выносятся следующие основные положения:

• методика определения вероятностных характеристик структуры местных вагонопотоков и составов, подлежащих формированию в мно-гогруппные;

• методика определения суммарных эксплуатационных расходов на маневровую работу по формированию многогруппных составов;

• результаты определения эксплуатационных расходов на маневровую работу при использовании различных способов формирования многогруппных составов;

• методика выбора в оперативных условиях способа формирования многогруппного состава, оптимального по критерию суммарных эксплуатационных расходов на маневровую работу.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка использованной литературы, четырех приложений, 41 рисунка и 22 таблиц.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В современных условиях функционирования железнодорожного транспорта одним из направлений совершенствования переработки местных ваго-нопотоков на грузовых и технических станциях является формирование многогруппных составов. Обязательным условием рациональной организации этого процесса является минимизация эксплуатационных расходов, связанных с переработкой вагонов. Эффективное решение этой задачи также создаст условия для существенного улучшения качества обслуживания грузополучателей и будет способствовать повышению конкурентоспособности железнодорожного транспорта.

Исследования современных отечественных и зарубежных разработок в области формирования многогруппных составов показали, что организация этого процесса может происходить с использованием различных сортировочных устройств и применением различной технологии подборки вагонов. Формирование многогруппных составов может выполняться на вытяжных путях и сортировочных горках, с использованием путевого развития типа «елочка». К настоящему времени разработано значительное число различных схем специализированных устройств для формирования многогруппных составов, а также ряд вариантов их размещения на существующих и вновь проектируемых станциях. Исследования показывают, что при достаточно высокой степени детализации подборки вагонов целесообразным является реализация горочной технологии. При этом наиболее эффективной оказывается организация формирования многогруппных составов с использованием вспомогательного сортировочного устройства (горки малой мощности и группировочного парка).

Значительный объем маневровой работы при формировании многогруппных составов на ограниченном числе путей обусловливает целесообразность использования способов интенсивного формирования. В нашей стране и за рубежом к настоящему времени разработан ряд таких способов, многие из которых в ряде стран нашли достаточно широкое практическое применение. В то же время, на отечественных железных дорогах основным и фактически единственным способом формирования многогруппных составов является комбинаторный способ. Применительно к этому способу создан ряд методик оценки технологии формирования многогруппных составов. Однако все эти методики имеют ряд недостатков, основным из которых является отсутствие учета энергетической составляющей работы маневрового локомотива в процессе подборки вагонов.

Отсутствие технико-экономически обоснованных рекомендаций по использованию того или иного способа формирования многогруппных составов в различных условиях, а также практическая необходимость создания методики выбора оптимального способа формирования многогруппных составов, учитывающей все основные факторы, влияющие на эффективность использования того или иного способа в реальных условиях работы грузовых и технических станций, обусловили выбор цели диссертационной работы - разработку методики выбора оптимального способа формирования многогруппных составов по критерию эксплуатационных расходов на маневровую работу.

В качестве критерия оценки эффективности организации процесса формирования многогруппных составов в диссертации рассматривались суммарные эксплуатационные расходы на маневровую работу. Такой критерий является обобщающим, поскольку обеспечивает учет ряда других частных критериев, в числе которых повторность переработки вагонопотока и затраты вагоно-часов в процессе сортировки.

Результаты исследований, выполненных в диссертационной работе, позволили сделать следующие основные выводы:

1. К настоящему времени в нашей стране и за рубежом разработан ряд различных способов формирования многогруппных составов на ограниченном числе путей. Задача сравнения этих способов по экономическому критерию ранее не ставилась, отсутствовала адекватная реальным условиям методика расчета эксплуатационных расходов на формирование многогруппных составов.

2. В задачах исследования процесса формирования многогруппных составов необходимым является детальный учет их структуры. Разработанные методики и алгоритмы позволяют автоматизировать процесс анализа структуры местных вагонопотоков и на основе статистической обработки реальных данных получать ряд важных вероятностных характеристик, среди которых функция распределения числа технологических групп в составах местных поездов, максимальное число вагонов и функции распределения числа вагонов в отцепах каждой технологической группы.

3. Процесс определения суммарных эксплуатационных расходов на маневровую работу по формированию многогруппного состава может

- рассматриваться в два этапа: моделированием процесса сортировки вагонов и маневровых полурейсов. Разработанные методика и алгоритмы позволяют на основании реальных данных о структуре местных вагонопотоков, с учетом особенностей процесса сортировки вагонов и работы хманеврового локомотива определять суммарные эксплуатационные расходы на маневровую работу по формированию многогруппных составов в различных условиях. Получаемые вероятностные характеристики процесса сортировки позволяют определять ряд параметров путевого развития для формирования многогруппных составов, в частности, необходимую вместимость сортировочных путей.

4. При определении необходимой вместимости сортировочных путей для формирования многогруппых составов необходимо учитывать не только ступень детализации подборки вагонов и число выделяемых путей, но и технологию подборки вагонов при использовании различных способов формирования. При применении степенного способа вместимость каждого сортировочного пути может быть принята равной 50 % от длины многогруппных составов. Для других способов формирования вместимость путей следует определять индивидуально, с учетом структуры местных вагонопотоков конкретной станции с использованием разработанной в диссертации методики.

5. Анализ полученных результатов определения суммарных эксплуатационных расходов для различных условий формирования многогруппных составов указывает на то, что задача выбора способа формирования, оптимального по критерию суммарных эксплуатационных расходов на маневровую работу, должна решаться в реальных оперативных условиях формирования многогруппных составов на конкретной грузовой или технической станции. Выбор способа формирования следует производить индивидуально для каждого многогруппного состава, а возможность такого выбора может обеспечиваться за счет включения в технологический процесс работы станций многовариантной технологии формирования многогруппных составов.

6. Разработанные методика и алгоритмы для выбора в оперативных условиях оптимального способа формирования многогруппных составов позволяют в оперативных условиях работы реальной грузовой или технической станции автоматически производить выбор способа формирования, обеспечивающего минимальные эксплуатационные расходы на маневровую работу в процессе выполнения подборки вагонов. При этом обеспечивается учет следующих факторов: структуры исходного состава (количества технологических и фактических групп, отцепов, числа и массы вагонов в каждой группе и отцепе, расположения вагонов различных назначений); характеристик путевого развития для формирования многогруппных составов (числа и полезной длины сортировочных путей; продольного профиля сортировочных и обводных путей, а также путей надвига и роспуска); структуры маневровых полурейсов, необходимых для формирования данного многогруппного состава с использованием выбранного способа формирования, а также характеристик маневрового состава для каждого выполняемого полурейса.

Использование разработанных методик и алгоритмов позволит перейти к эффективной организации процесса формирования многогруппных составов за счет реализации гибкой технологии переработки местных вагонопотоков, основанной на автоматизации выбора оптимального способа формирования многогруппных составов.

Полученные в ходе выполнения диссертационной работы результаты нашли практическое применение. На основании разработанных автором методик и алгоритмов был создан комплекс программ для ЭВМ, позволяющий автоматизировать решение ряда задач анализа процесса формирования многогруппных составов. Разработана программа выбора оптимальной технологии формирования многогруппных составов по критерию суммарных эксплуатационных расходов на маневровую работу, предназначенная для использования оперативными работниками станций. ~ "

Диссертационная работа была рассмотрена в Службе перевозок ЗападноСибирской железной дороги. Предложенные методические рекомендации по использованию многовариантной технологии глубокой подборки местного вагонопотока включены в технологический процесс работы сортировочной станции Инская Западно-Сибирской железной дороги (см. приложение 4).

Реализация результатов работы позволит более эффективно организовать процесс переработки местных вагонопотоков на технических и грузовых станциях на основе минимизации эксплуатационных расходов на маневровую работу при формировании многогруппных составов.

1. Абдулаев Р.Я. Модели и алгоритмы прогнозирования и планирования местной работы железнодорожных узлов: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Ташкент, 1984. 21 с.

2. Абрамов А.А. Комплексная система переработки местных вагонов в железнодорожных узлах: Афтореф. дис. . д-ра техн. наук. М., 1998. 69 с.

3. Абрамов А.А. Кирьянова Е.Н. Оптимизация путевого развития местных сортировочных парков Г Вопросы увеличения пропускной способности железных дорог. Ростов-на-Дону, 1985. С. 155-160.

4. Аксененко HZE., Бернгард Ф.К., Богданов Г.И. История железнодорожного транспорта России и Советского союза. М., 1997. В 2-х т. 416 с.

5. Акулнннчев В.М., Бодкгт^ В.И.^ Александров В.И. Статистическое моделирование работы сортировочной станции // Математические методы в эксплуатации железных дорог. М., 1978 . С. 74-91.

6. Архангельский Е.В. Одновременное формирование многогруппных поездов на сортировочных станциях // Ж.- д. трансп. 1979. № 7. С. 7275.

7. Бакумов Э.В. Метод определения числа и длины путей вспомогательных сортировочных устройств // Вопросы проектирования и расчёта железнодорожных станций и узлов. М., 1976. С. 20-31.

8. Бакумов Э.В. Проектирование вспомогательных сортировочных устройств // Методические указания по проектированию железнодорожных узлов и станций. Киев, 1988. № 113. С. 4-13.

9. Берлин Н.П. Расчёты и оптимизация параметров устройств сортировочных станций, занятых переработкой местных вагонов // Вопросы развития железнодорожных станций и узлов. Гомель, 1981. С. 66-74.

10. Х.Бернгард К.А. Групповые поезда. М.: Гострансжелдориздат, 1953. 168 с.12 .Бернгард К. А Сборник примеров по маневровой работе. М.-Трансжелдориздат, 1941.137 с.

11. ХЪ.Брехов Н.И. Оценка продолжительности формирование многогруппного состава при комбинаторном способе сортировки // Е кн. Повышение эффективности эксплуатационной работы железны? дорог. Новосибирск, 1987. С. 94-102.

12. Волков Ю.Г. Диссертация: Подготовка, защита, оформлени< Практическое пособие / Под ред. Н. И. Загузова. М.: Гардарики, 200 185 с.

13. П.Галатченко Н.П. О концентрации сортировочной работы // Вестш ВНИИЖТа. 1967. № 6. С. 43-45.

14. Гончаров Н.Е. Автоматизация расчётов транспортных операций помощью ЭЦВМ. Киев, 1971. 96 с.

15. Гончаров Н.Е. Теория маневровой работы в автоматизированной системе управления местной работой станции: Афтореф. дис. . д-ра. техн. наук. Ленинград, 1973. 40 с.

16. Гренкевич О.О., Титовец М.А. Резервы сокращения затрат по маневровой работе на грузовых станциях // Тез. докл. Новосибирской хмежвуз. научн. конф. «Интеллектуальный потенциал Сибири». — Новосибирск: СГУПС, 2001 г. с. 106-107.

17. Григорьев В.В. Методика оценки схем размещения вспомогательных сортировочных устройств на сортировочных станциях. Свердловск, 1987. Юс.

18. Иванъко А.А. Проектирование горок малой мощности в хвосте сортировочных парков . Киев, 1970. С. 143-158.

19. Ъ А.Инструкция по движению поездов и маневровой работе на железны; дорогах Российской Федерации: ЦД-790. М., 2002. 317 с.

20. Казовский^ И.Г., Соловьёва Н.П., Приписцова С.В. Формировани многогруппных поездов. // Ж.- д. трансп. 1986. №6. С. 70-72.

21. Ъв.Кёниг Г., Шальтеггер П. Оптимальный метод одновременног формирования местных грузовых поездов на сортировочных станция // Ежемес. бюл. Междунар. ассоц. ж.-д. конгрессов. М., 1968. №3. С. 6, 67.

22. Ъ1.Лоев Д.Е. Совершенствование комбинаторного метода сортиров. вагонов. М., 1988. 17 с.

23. Макаров В.М. Применение ЭВМ в управлении процессом формирования многогруппных срставов // ЦНИИТЭИ МПС. Экспресс-информ. Сер. Автоматизированные системы управления. 1988. Вып. 2. 20 с.

24. Макаров В.М. Ускоренное формирование многогруппных поездов на ограниченном числе сортировочных путей // ЦНИИТЭИ МПС. 1986. Вып.1. 37 с.

25. Малышев 77.77., Потапов П.Р. Программа нормирования маневров при комбинаторном способе сортировки: Сб. описаний алгоритмов и программ для ЭВМ. Новосибирск, 1992. Вып. 5. С. 6-7.

26. АХ.Мацкелъ С.С., Туляганов У.Т. К вопросу специализации горок для формирования различных категорий поездов // Вопросы проектирования и технология транспортных узлов. М., 1980. С. 36-38.

27. Месарош Пал. Способы многогруппной сортировки вагонов—на вытяжках // Ж.- дГтрансп. 1963. № 11. С. 85-88.

28. АЪ.Методические рекомендации по проектированию горок малой мощности, оборудуемых средствами механизации и автоматизации сортировки вагонов: ЦДС-11 от 18.02.80 . МПС. 1980. 72 с.

29. Методические рекомендации по типовым решениям сортировочных устройств малой мощности и размещению их на станциях формирования многогруппных составов и подач вагонов на грузовые пункты : ЦНИИТЭИ МПС. 1986. 53 с.

30. Методические указания по проектированию железнодорожных узлов и станций. Киев, 1974. 30 с.

31. А6.Методические указания по разработке интенсивной технологии местной работы отделения дороги. М., 1990. 22 с.

32. Методические указания по разработке интенсивной технологии местной работы железных дорог и отделений. М., ВНИИЖТ, 2001. 28 с.

33. Методические указания по разработке интенсивной технологии местной работы отделения дороги. М.: ВНИИЖТ, 1991. 73 с.

34. Павловский 3. Введение в математическую статистику. М., 1986. 286

35. Панов В.В. Преграды на пути нового метода сортировки // Гудок. 19 25 декабря. С. 2.

36. Правша и нормы проектирования сортировочных устройств железных дорогах Союза ССР. М., 1992. 105 с.

37. Правила и технические нормы проектирования станций и узлов железных дорогах колеи 1520 мм. М., 2001, 256 с.

38. Правила технической эксплуатации железных дорог Российс! Федерации. М., 2000, 190 с.

39. Pay. С. Полугорка с противоуклоном для повторной сортировка новое эффективное средство формирования многогруппных поездо. Ж. д. мира. 1976. №12. С. 64-68.

40. Статистические методы в промышленных исследованиях / Отв. ракад. Немчинов B.C. М., 1956. 342 с.

41. Статистические методы обработки эмпирических даннь рекомендации ВНИИ по нормализации в машиностроении. М., 19 232 с.

42. Строительно-технические нормы МПС РФ. Железные дороги кол 1520 мм: СТНЦ-01 95. М., 1995. 86 с.

43. Строительно-технические нормы МПС России. Железные дорс колеи 1520 мм.- М.: Транспорт, 1980. 479 с.

44. Суханов Г.И. Интенсификация переработки местного вагонопотока сортировочных станциях железнодорожных узлов: Афтореф. дис. канд. техн. наук. М., 1989. 23 с.

45. Сухопятшн А.Н. Исследование вопросов проектирования и сф применения устройств для формирования многогруппных поездов односторонних сортировочных станциях: Афтореф. дис. . канд. те> наук. М., 1976. 24 с.

46. И.Типовой технологический процесс работы грузовой станции. М., 1991. 216 с.

47. Типовой технологический процесс работы сортировочной станции. М., 2002. 200 с.

48. Типовые нормы времени на маневровые работы, выполняемые на железнодорожном транспорте. М., 1987. 97 с.

49. Фадеев Г.И., Амелин С.В., Бернгард Ф.К. История железнодорожного транспорта России. М., 1994. В 2-Х т. 335с.

50. Федотов Н.И. Исследование транспортных операций. Часть И. Математическое моделирование транспортных систем. Новосибирск.: НИИЖТ, 1978. 96 с.

51. Федотов Н.И., Федотова Т.Н. Прогнозирование и имитация транспортных процессов. Новосибирск.: НИИЖТ, 1992. 94 с.81 .Фигургм В.А., Оболонкин В.В. Теория вероятностей и математическая статистика. Минск, 2000. 208 с.

52. Фуфрянский Н.А. Подвижной состав и тяга поездов. М.: Транспс 1979. 365 с.

53. М.Чернов В.Н. Автоматизация формирования многогруппных поездо хвостовых горловинах сортировочных парков // Актуальные пробле железнодорожного транспорта. Ростов-на-Дону, 1995. С. 109-111.

54. Шабалин Н.Н. Выбор технологии формирования поездов // Вопрс эксплуатации железных дорог. М., 1959. С. 8-22.

55. Шабалин Н.Н. Формирование поездов в новых условиях // Ж.-трансп. 1959. №9. С. 56-59.

56. ШенкХ. Теория инженерного эксперимента. М., 1972. 384 с.

57. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем искусство и на> М., 1978. 568~с7 ~t.1. Р 1,0000,900 0,800 0,700 0,600 0,500 -|| 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000

58. Распределения чшсла вагонов в отцепах различных технологических групп1. ЬеМЙilВа,Я-РгЯ1 2 3 4 5 6 7 8 9 ! 10 11 12о13 1415 16 17 18 19 20 21 22 23 Число вагонов в отцепахi

59. Отцепы группы 2 и Отцепы группы 3 □ Отцепы группы 4 Ш Отцепы группы 5 □ Отцепы группы 6р 1,000

60. Отцепы группы 7 0 Отцепы группы 8