автореферат диссертации по транспорту, 05.22.08, диссертация на тему:Совершенствование методов расчета пропускной способности технических станций

инистерство путей сообщения российской ФЕДЕРАЦИИ новосибирский ордена трудового красного знамени институт инженеров железнодорожного транспорта

На правах рукописи

ПЕШКОВ Алексей Матвеевич

удк 656.212.5

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ РАСЧЕТА ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ

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

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

новосибирск 1992

Работа выполнена в Новосибирском ордена Трудового Красного Знамени институте инженеров железнодорожного транспорта.

Научные руководители

Доктор технических наук, профессор |Л. В. Быкадоров |

Кандидат технических наук, доцент М. Г. Дашков

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор В. Я. Негрей

Кандидат технических наук, доцент 10. И. Ефименко.

Ведущее предприятие — Западно-Сибирская железная дорога.

Защита состоится « 22 » ^¿ог^ 1992 г. в час.

на заседании специализированного совета К 114.02.02 при Новосибирском институте инженеров железнодорожного транспорта по адресу: 630023, г. Новосибирск, ул. Дусп Ко-нальчук, 191, ауд. 226.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан « ££ » _1992 г.

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

Ученый секретарь специализированного совета канд. техн. наук

В. А. ГРШЦЕНКО

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Своевременное, качественное и полное удовлетворение потребностей промышленности, аграрного комплекса и населения различных регионов страны в перевозках возможно только за счет ускорения научно-технического прогресса, который должен поднять на качественно новый уровень формы и методы управления перевозочным процессом.

Исключительно важная роль в организации эксплуатационной работы железных дорог принадлежит участковым и сортировочным станциям. Даже в условиях существующих объемов переработки вагонов и пропуска поездов па ряде технических станций отмечается высокая загрузка технических средств, наличие значительных межоперацпонных простоев вагонов и задержек поездов из-за неприема. В результате замедляется оборот вагона и сдерживается пропуск по-ездопотоков. Однако увеличение времени доставки грузов получателям, вынужденные нарушения графика движения грузовых и пассажирских поездов - могут оказывать негативное воздействие на положение железнодорожного транспорта в условиях рынка.

В этих условиях правильное определение пропускной способности парков технических станций, обоснование ее оптимальных резервов является одной из важнейших задач п деле обеспечения их устойчивой работы. Решению этой проблемы посвящены исследования многих ученых. Основная идея метода решения заключается в том, что работу станции можно представить как функционирование единой многофазной системы обслуживания, для которой выходящий поток из одной подсистемы является входящим потоком в последующую. В технической литературе подобные системы изучены недостаточно.

При расчете качественных показателей работы станции в используемых моделях за основу выбирается формализованный буфер (бесконечный накопитель) перед каждой из взаи-

модействующнх подсистем, что противоречит реально суще ствующим условиям работы, так как количество путей парках, количество бригад ШОВ, маневровых локомотиво ограничено.

При расчете пропускной способности парков технически: станций по существующим методикам и в нормативных до кументах предлагается такая формализация процесса, пр которой пути'парка. выполняют роль каналов обработки со ставов, а не накопителя. Поэтому получаемые по этим мето дам значения пропускной способности парков технически станций на 60—90% завышают реально ^возможные и нропу скаемые через парк потоки'составов в ¡периоды • максималь ных перевозок.

Ввиду этого необходимо создание новых аналитически моделей работы парков станций, учитывающих существующи недостатки имеющихся методик.

Цель исследования заключается:

в совершенствовании методов расчета пропускной'способ ности парков приема и отправления (прнемо-отправочпых технических станций;

в исследовании условий взаимодействия станционных про цессов и путей увеличения пропускной (перерабатывающей способности парков технических станций;

в дополнении и расширении границ применения метод профессора А. В. Быкадорова для расчета качественных не казателей работы технических станций, в том числе для стаи ций с ограниченным путевым'развитием парков (т^7).

Методика исследования 'предусматривает решение постас ленной задачи на основе теоретического исследования стан ционных процессов в сочетании с практической проверко результатов на станции Инская Западно-Сибирской железно дороги. Исследования опираются на достижения науки п эксплуатации железных дорог н методы математической ста тистики, теории восстановления, теории надежности, теори функций комплексного переменного, теории вероятностен теории массового обслуживания.

Научная новизна. В диссертации п общем виде получеш математические модели работы парков приема и отправле пня как двух- и. трехфазных систем массового обслуживанн с накопителем ограниченной емкости. Предложены метод! решения разностных уравнений-вероятностей'состояний с не ременными коэффициентами указанных систем обслуживанн для определения качественных показателей работы и проп>

Kiioft'. способности парков. 'Для::парка' отправления! (транзит-юго, прпемо-отправочного) исследована, система обеспечения юставов поездными локомотивами. Предложен вероятност-1ый метод расчета пропускной способности парков приема и )тправлення (транзитного, приемо-отправочного) технических танцнй и зависимости от комплекса технологических параметров, составлен алгоритм и программа расчета ее на ПЭВМ ппа IBM PC/AT.

Практическая ценность работы. Заключается в том, что на )снове предлагаемых в ней 'методов можно быстро и точно щределнть пропускную способность технических станций фонзвольного типа, а также простой вагонов в парках, чис-ю задержанных поездов, надежность парка по приему раз-юрочных (транзитных) поездов, простой задержанных по-:здоп. Кроме того, полученные зависимости могут "быть ие-юльзованы в задачах поэтапного увеличения пропускной перерабатывающей) способности парков технических стаи-uni. Методика расчета пропускной способности прнемо-от-фавочпых парков может быть использована-прн разработке юрматнвных документов и новой редакции Инструкции по )асчету наличной пропускной способности железных дорог,

Реализация работы. Методика расчета пропускной способ-юсти парков приема и отправления использована' па cf. Пикая Западно-Сибирской железной дороги для определения 'словий устойчивой и надежной работы подсистем, станции.

Апробация работы. Основные положения и результаты пс-ледования доложены н получили одобрения на:

Межвузовских научно-технических конференциях. Новосн-)прск, НИИЖТ. 1986, 1987, 1991, 1992 гг.

Межвузовской студенческой научно-технической копфе-(енцин с участием молодых ученых и специалистов. Ленпн-рад, ЛИИЖТ. 1990 г.

Всесоюзной Межвузовцкой научно-технической копфереп-цш аспирантов, молодых ученых н специалистов. Москва, ДИИТ. 1991 г.

Заседании научно-технического семинара факультета Управление процессами перевозок». НИИЖТ, Новосибирск. 992 г.

Заседании кафедры «Железнодорожные станции и узлы» зелИИЖТа. Гомель. 1992 г.

Публикации. По результатам выполненных исследований ¡публиковано десять работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка использованных источников 88 наименований. Работа содержит 235 страниц машинописного текста, 33 иллюстрации и 35 таблиц.

содержание работы

Во введении кратко обоснована актуальность темы диссертации.

Первая глава содержит анализ существующих методов расчета пропускной способности п показателей работы парков технических станций. Обосновывается постановка задачи, цель и методика исследования.

В последние годы выполнено значительное число научных исследований, посвященных проблеме повышения эффективности работы технических станций. Широко используются вероятностные методы, что позволило перейти к количественной оценке мощностей различных элементов станции и расширило представление о их взаимодействии.

Большой вклад в развитие современной теории взаимодействия станционных процессов, определения пропускной способности н показателей работы технических станций внесли доктора технических наук: В. М. Акулпннчев, А. В. Быка-доров, H.A. Воробьев, П. С. Грунтов, Ю. В. Дьяков, Ф. П. Коч-иев, В. А. Кудрявцев, П. А. Козлов, И. Т. Козлов, А. М. Ма-карочкнн, В. Я. Нсгрей, Н. В. Правдин, В. А. Перспанов, А. И. Платонов, А. А. Смехов, Е. А. Сотников, И. Б. Сотников, К- Ю. Скалов, И. Г. Тихомиров, H.H. Шабалнп, Н. И. Федотов, А. К- Угрюмов, кандидаты технических наук Е. В. Архангельский, В. И. Александров, В. И. Бодюл, В. К. Буянова, 10. И. Ефименко, Г. Е. Казюлнп, И. Т. Колков, Д. Ю. Левин, П. И. Москалев, В. И. Отпущенппков, П. Р. Потапов, Г. А. Платонов, К- К- Таль, В. М. Савина и другие".

В выполненных исследованиях имеются определенные недостатки, существенно влияющие на расчет пропускной способности н качественных показателей работы парков технических станций.

Для надежного определения качественных показателей и правильной оценки эффективности мероприятий по повышению пропускной способности технической станции необходимо обосновать значения технологических параметров, средние значения и дисперсию интервалов между прибывающими поездами, времени обработки составов, горочного технологи-4

ческого интервала и других. В большей части исследовании, посвященных изучению транспортных потоков, их параметры предлагается определять по моментам прибытия поездов на станцию, что практически искусственно ставит эти величины в зависимость от условий работы станционных устройств. При определении параметров распределения продолжительности обработки многогруппной бригадой ПТОВ недостаточно учитывается количество групп. Продолжительность горочного технологического интервала устанавливается па основе построения графика работы горки с определением горочного цикла путем хронометражных наблюдений или по Типовым нормам времени на маневровые работы, выполняемые на железнодорожном транспорте. Некоторые авторы допускают три этом, что горочный технологический интервал можно считать постоянной величиной, другие же приводят рекомендации о величине его коэффициента вариации.

Расхождения в определении времени нахождения вагонов в парках технических станций Т„„, Т„„, Гпоп по разным методикам обусловлены применением различных подходов отно-:нтельно расчета его элементов расчлененного простоя. При ¡ходящих потоках более регулярного типа определение времени ожидания по предлагаемым методикам приводит к по-■реншостн■ более 10%- Кроме того, при определении показателей работы парков для загрузки бригады ПТОВ ",!г1>0,7 межоперационный простой больше фактического. Это объяс-[яется тем, что в элемент ожидания обработки /ож включа-отся задержанные на подходах поезда, поэтому указанные ¡ависимостн недостаточно учитывают влияние путевого раз-зитпя. Для парка отправления (приемо-отправочного) при )асчете показателей его работы в этих методиках недостаточно учитывается система обеспечения составов локомотивами и локомотивными бригадами.

При расчете пропускной способности парков приема и от-травлення авторами существующих методик используется та -сая формализация процесса обработки составов, для которой 1ути парков выполняют роль каналов обслуживания, чтофак-"ичеекп противоречит технологическому процессу работы >тнх парков. В этом случае парк рассматривается как многоканальная система обслуживания с числом каналов, равным солнчеству путей в парке /п. Продолжительность обслужива-шя в формализованном канале равна времени занятия пути )дним составом ¿тсх. Исходя из условия, что максимальная

Загрузка многоканальной системы равна единице

рассчитывается пропускная способность парка за перио, 7=1440 мин по формуле

1440/.= 1440т/(,„. (1

Методика, предлагаемая в Инструкции по расчету налам ной пропускной способности, может быть отнесена к детсрмс нировапному методу

1440-хЪт-^ Т

~£П//„Х|(1-гР)

Здесь /тсх = I «¡¿ТСХ(. (1+р)/^ п1 —средневзвешенная вели чина занятия пути составом 1-й категории по технологичсско му процессу, умноженная на коэффициент (1+р), учитываю щнп неравномерность выполнения технологических оисрацн: н неравномерность прибытия составов в парк.

Вероятностные методы отличаются тем, что ¿тсх для нар ков определяются с учетом межоперацпонных простоев, рас считываемых по зависимостям теории массового обслужи вання.

Поэтому следует считать, что необходимы дополннтель ные исследования по рассматриваемым вопросам и в пред ставленной работе:

формализован технологический процесс переработки ваге нов на технических станциях и предложены зависимости дл определения параметров распределения интервалов входяще го потока поездов, времени обработки мпогогруппной брига дон ПТОВ;

получена модель работы парка приема как двухфазно системы массового обслуживания с накопителем ограничен нон емкости и определены зависимости вероятностей состоя ниц для расчета качественных показателей работы, макси мальных загрузок фаз п пропускной способности парка;

получена модель работы парка отправления как трехфаз ной системы массового обслуживания с накопителем ограни ценной емкости; определены параметры распределения пн тервалов между локомотивами, принятыми локомотивным бригадами, на основании этого выведены зависимости и расчету качественных показателей работы, максимальных за грузок фаз и пропускной способности парков;

выполнен анализ мероприятий по увеличению пропускно способности парков в зависимости от технологических пара метров фаз и путевого развития; б

выполнен анализ влияния количественной оценки обратного воздействия в смежных технологических линиях на показатели работы парков. Решению указанных вопросов похищены следующие главы диссертации.

Вторая глава посвящена модели процесса обработки составов в фазах обслуживания технических станции, а также зпредслсшно технологических параметров распределения »хотящего потока и продолжительности обработки составов бригадой ПТОВ.

Рассматривая процесс переработки вагонов па техпнче-:кой станции как многофазную систему, можно выделить ос-ювные взаимозависимые фазы:

1. В парке приема две фазы — подготовка составов к рос-туску, расформирование на горке.

2. В сортировочном парке две фазы — накопление соста-юв, формирование и перестановка составов в парк отправ-1СШ1Я.

3. В парке отправления три фазы — подготовка составов ; отправлению, обеспечение готовых к отправлению составов юездными локомотивами с локомотивными бригадами н отправление на выходные участки.

Процесс переработки вагонов складывается из зависимых [роцессов, протекающих в фазах обслуживания.

В работе принято, что распределение интервалов входящего потока имеет распределение гамма-нлотности вида

(>■ I)'

7(/Г//

Три этом оценка параметров рассматриваемого закона нроил-однтся па основании модели продвижения поездопотока с четом отказов технических средств, предлагаемой автором.

Рассматривая входящий поток в ссченнн участка как по-ледовательпость восстановления ]У1+/2, ..., J^+ ■■■ + ./,., араметр неравномерности распределения можно определить о формуле

десь I, — среднее число поездов, проходящих рассматри-аемое сечение участка за время £>[Л',| - дисперсия числа эездов, проходящих участок за время /, определяемое по ормуле

= (>.,)), " десь с! (>.,) — наибольшее число грузовых поездов, проходя-,н.\ сечение участка за время I.

Для оценки </(>.,) и интервала возможного отправлен»? грузовых поездов /0 на участок необходимо рассмотреть про цесс продвижения поездопогока по участку с учетом отказо! технических средств.

Указанный процесс описывается разностными уравнения ми вероятностей состояний вида:

р\„й (I + м) - (1-^тк) (р°».о(о£ ¡г«.»-¡-£"..1 айких

/»„,„(*+А 0 =(1 - (

+ (0 ё Хпп + 8п-.-и,) 1 С). (Р1п~ЬО (О X

х г ^-1.» + Р1,.« (0 4' + /",.1 С) ¿г + | (2

+ Р1п-ги\Щёё, ,+|,1);

Pln,2 (t+A t) = pOIK (P\-U2 (i) g r />"„,, (0 ge„K +

+ P'\j,n (0 g , + 8 sw) + (l -Q.) (/J,„-,,a (0 x

X ¿r ¿Готк+Я'л,2 (0 ¿rfi-0TK+ ^"„,0 (0 от. + P'n+1.« (0 ¿r iro-);

/г=0, 1, 2, ..., «y.

Здесь P°n.i{t) — вероятности состоянии системы в момсн t при безотказной работе, для которой поезда находятся н расстоянии п1„ (от хвоста первого поезда до головы след} ющего за ним), а расстояние от головы второго поезда л ближайшего по ходу к нему проходного светофора равно i L, P'ni (0 — вероятности состояний в момент восстаповленп после отказа для тех же исходных данных, определяемых и i\ /„ — средняя длина поезда; g, g, цп,„ ~g„ ,, g„г,, g{>1,, POT1 Qn — переходные вероятности, определяемые па основани функций распределения скоростей следования поезда на ра: личные показания светофора, распределения числа отказов времени восстановления.

С использованием вероятностей состояний системы (2 определяются среднее расстояние между поездами в поток /ср н средняя скорость перемещения поездоиотока vcp. II основании этого рассчитываются d (>.,) и Jü по формулам:

d (М-^р ¡¡Ц, - г t Nn:24; Jv - 1 ¡(^ - г

Здесь е — коэффициент съема грузовых поездов пассажир-:кими; Л',, — количество пассажирских поездов, проходящих ю участку за сутки.

При двух, трех п более подходах к технической станции 1ля определения параметров распределения интервалов вхо-1ящего потока используются зависимости, полученные ранее ! исследованиях НИИЖТа.

Колебания продолжительности обработки состава брнга-ЮЙ ПТОВ зависят от структуры обрабатываемых составов, юли неисправных вагонов в составе, количества групп в бри-аде. На основании исследований, выполненных ранее в -ШИЖТе, автором получены значения технологических пара-1етров распределения времени обработки составов бригадой НОВ в зависимости от трудоемкости обработки одного ва-она V среднего числа вагонов в составе п„, количества рупп в бригаде ягр, числа путей в парке т, загрузки сорти-ювочион горки Ч;2, коэффициента вариации обработки груп-юй своей части состава Сгр.

■6 = Л(*В, «в. лгр, гп, Сгр); = /••(-.. "ъ, пТГ /п, Сгр).

В работе принимается, что плотность распределения про-[олжительности обработки бригадой ПТОВ имеет вид

Л (*«. П -Г(Ал) I е

При определении параметров распределения горочного ехнологического интервала используются зависимости, порченные ранее в исследованиях НИИЖТа. Прп эгом пара-ютры распределения имеют вид:

■г = Л('Р, Ь'». А/г, Мг); кг=/Аур, /ЯЧ /,,. А/., Л/,). 1десь tp —продолжительность роспуска составов; /., ; /„ --фодолжительность заезда и надвига; I —дополнительное ремя, отнесенное на один расформированный состав; Л Л. —-велнчение горочного технологического интервала, связанное наличием в расформировываемых составах вагонов, запрещенных к спуску с горки без локомотива (ЗГС). Величина ч включает время на заезд, перестановку состава (прп на-аллельном расположении парка приема), надвнг, осажпва-ис и повторный роспуск вагонов, экипировку локомотива если не выделяется подменный), смену бригад, простои но раждебиостн маршрутов, а также время отвлечения локомо-ива для выполнения других операций, не связанных с сортп-овкой вагонов; Мг — количество горочных локомотивов.

Плотность распределения горочнбго технолбгического интервала имеет вид:

f /и t\ ÍJíiAl V'r-i -ivM

fÁK, 0 = тщ'

Указанные зависимости используются в последующих главах при формализации процесса работы парков приема и отправления.

Третья глава посвящена модели работы парка приема как двухфазной системы массового обслуживания с накопителем ограниченной емкости. Процесс выполнения последовательных технологических операций по обработке вагононотоков в парке приема можно рассматривать как функционирование двух последовательных однолинейных или многолинейных фаз обслуживания с ожиданием. По сравнению с обычными системами массового обслуживания каждая такая фаза имеет следующие особенности: емкость ее накопителя (путевого развития) ограничена, накопитель является общим для двух фаз обработки. Указанные особенности являются причиной появления прямых и обратных связей между элементами рассматриваемой транспортной системы. Поэтому применение для такой системы известных формул для простейших CAVO с неограниченной очередью и игнорирование обратных связей может привести к неверным результатам.

В технической литературе исследована подобная система лишь для пуассоновского входящего потока и показательного времени обслуживания в фазах. Автором же получена модель двухфазной системы для эрланговского входящего потока с параметром неравномерности I и эрланговского закона распределения времени обслуживания в фазах с параметрами неравномерности /г6, kT.

Перед первой фазой очередь неограннчена, перед второй число мест ожидания ограничено и равно т (количество путей). Если все места для ожидания во второй фазе заняты, это приводит к блокировке первой фазы даже при наличии перед ней ожидающих требований (вынужденный простой бригады ПТОВ ввиду занятости путей, готовыми к роспуску составами).

Пусть Щ; —вероятность того, что в момент времени, непосредственно следующий за моментом окончания осмотра состава бригадой ПТОВ в очереди перед первой фазой, находится п — составов и очередной проходит этап поступления а, во второй фазе / — ожидающих расформирования составов н у обслуживаемого во второй фазе состава осталось р — эта-

юв обслуживания. При этом п=6, 1, .... а=1, 2, ..., /; = 0, 1, 2, ..., т-1; р=1, 2, ..., /гг.

При '¡=т—\ и (5=1, 2, ..., начинается блокировка перши фазы и требование остается в нем до момента окончания )бслуживанпя во второй фазе р — этапов.

В главе приводятся разностные уравнения вероятностей юстояний системы. На основании применения к ним {2} —

I

феобразования вида II (г), = 2 получена си-

л = П » = 1

:тема производящих функций:

(от—1)кГ I

г'И (г);= 2 Д иг;(2'«{:Г,!Аг(г)-ь

+ Д II (г), »Г (г) + дтк_; ( г ) Д х

<П(2)(т_1)ЛгГ+?/??(2); у-=АР..... /и*,. (3)

Преобразование системы (3) по формуле П (г, //) =

и*

= 2 Л(2)-ут>,с~' приводит к получению функционального

) = кс

сравнения, описывающего поведение двухфазной системы (парка) в двухмерном комплексном пространстве (т-1)Аг I

21 Д По! Уткг-1 ( 2*-1 - г1 В1-1 (у0

П(г' Е (1 -г1у*Т()-Цг, у)) " "

ь 2 ">( 2)(я_1)А , (у*.--? -у^г /?> ( г ))-Л/( г, у) 0-1 ( у) ' ' Г ' - ----. (4)

(1 ~ г1 у\С]-1 (г, у)) Здесь <7,(г), и,Цг), ВЦу), Л? (г), (¿{г, у) — пропзводя-цне функции вероятностей перехода, определяемые по фор-лулам:

/ >■ I ¡V

у)= "О + 1 ) :

1/о ло /о ло

<7/1г) = 7т {<?(г, У»у-о; «у

) ; 5т(у) = (-7(1-/у)+1| ;

да>

Гт(уИ(2' г/)}у-о=0 для г= у. д у'

На основании (3), (4) с использованием свойств аналитических функций определяются вероятности состояний 11«;. максимальные загрузки фаз, пропускная способность парка, а также качественные показатели работы. Максимальные загрузки фаз составляют:

тах1 = И + ^ ! Ч'т.,, = ~ Ч'иих, • (5)

В главе приводится функция распределения пропускной способности P{Nt<r}, которая при ! 12 ч асимптотически нормальна с математическим ожиданием

и дисперсией /3 (N,) - I (Ч\„,Х1 -I Н',,,^) (о2,6 + с=<г)|(Г6 \ Тгу . Пропускная способность парка ./V за период составляет

М(1Ч!р)-1(Р,) УО(^р), (б)

Здесь Ь (Яд) — коэффициент, зависящий от доверительной вероятности Рл = (0,9—0,99); значение / (Рц) для периода /р ? 12 ч определяется из условия

Р{Л>, >М{/V,)- 1{РА)УТЩГ)}- ф(/(Рл)) =

Р г У

ЦРЛ)

~ 3 ехр(-«2/2)йы = Рл.

— оо

Для анализа влияния подсистем парка на показатели работы вводится коэффициент пропускной способности Л',,,,, определяемый по формуле

^ п [I ('I шах! 111ах3)/' ('")

На основании решения функциональных уравнений (3), (4) определяется количественная оценка обратного воздействия сортировочной горки на бригаду ПТОВ, выраженная как вероятность блокировки Рбл.

V! ?

Р' 1 '

В главе приводятся зависимости по определению времени нахождения составов в парке, числа задержанных поездов на подходах, надежности парка по приему и другие. 12

Четвертая глава посвящена модели работы парка отправления как трехфазной системы обслуживания с накопителем ограниченной емкости. Процесс выполнения последовательных операций по обработке составов в парке отправления технической станции можно рассматривать как функционирование трех последовательных однолинейных и многолннейны.х фаз обслуживания с ожиданием. Подготовленные к отправлению в первой фазе составы образуют поток в фазу обеспечения составов локомотивами, принятыми локомотивными бригадами. Обеспеченные локомотивами составы считаются поступившими в фазу отправления на выходные участки.

В главе приводится метод по определению параметров распределения интервалов между локомотивами, принятыми локомотивными бригадами. В случае, если смена локомотивов в парке для транзитных поездов не производится в модели парка отправления, вышеуказанное распределение заменяется распределением между явками локомотивных бригад.

При решении указанной задачи определяют вероятности состояний процесса явок локомотивных бригад Здесь —вероятность того, что в момент, непосредственно следующий за выдачей готового к работе поездного локомотива, в системе находится п-локомотпвов, / — локомотивных бригад, а очередная проходит этап поступления Р; при «•= 0 /=0, 1, 2..... р=1, 2, ..., 1й\ при п= 1,

2, ..., у' = 0 |}=1, 2, ..., /<-,; 5Л, Л б —максимальные уровни технологического резерва локомотивов и локомотивных бригад.

Распределение интервалов между локомотивами, принятыми локомотивными бригадами, заменяется гамма-плот-ностыо (ошибка от замены составляет 3%) с параметрами, определяемыми по формулам: средний интервал

(

(

1

'й • „I

----- _ V Г

/II

(1 + /6//4/л)'л 1 п~

п I

/л(1 I л /л.7я)

— Л

с2лв = 72, N° ^ (1+1 /1л) + Л2 Й 2 -«• е-1 (1 + 1 Не) +

IУ--/6 < = 1,1=1

Л-, I I 1 'б-а-2 2 (1 -г 1.//л)| 1 --гт^ 2 х

х СллД!, . (1 1 Л и 1Л)-») + Л2 (1 (1 + X

х I1 -и -м^)-/' [-75,.

Система разностных уравнений вероятностей состояний имеет вид:

/о ■ / 5, /о - 1

2 2 2 -/Г^(Н-1)/6,/-;,; / = 0, 1, 2, ..., 5б/б

3--и ¡=1 /¡--о "

-г. • V - • г -I- V V Г

л—0 ¡--1 ¿--О

6 = 0, 1, 2, ..., /б

I

Здесь — вероятность перехода, определяемая по формуле

о I—^тг— ехР ^ 'б о/« (/л, 0 л = ).6//-л. о

В этой главе приводится подход, заключающийся в представлении парка отправления (приемо-отправочного, транзитного) как двухфазной системы массового обслуживания с накопителем ограниченной емкости. В этом случае необходимо определить параметры распределения продолжительности между моментами возможного отправления, обеспеченными готовыми к работе локомотивами. При решении задачи исследовался процесс поступления готовых к работе локомотивов в момент возможного отправления поездов на участок. Указанное распределение" заменяется гамма-плотностью (ошибка от замены составляет 3—5%) с параметрами, определяемыми по формулам: средний интервал

Л = Л 1 + '2 р1 2 паУ

\ г=0 п = 0 1

/ . V-1 \ '.ю-' £

=,.2= 1 - 2 Р, (1+ 2 Р12] 2 X

\ /--о / 1-0 л 07 -I

X (я ь 1)(Я ч-1 + 1//„)я£,'-7н2,

Здесь Р1 — вероятность того, что в системе находится /

7— —локомотивов а очередной проходит этап поступления г—

клъ (^лб ^ Д,б/з2лй) 1 = 0, 1, 2, ..., я.,.-, ¿'л«;

5 — максимальный уровень технологического резерва локомотивов с локомотивными бригадами.

Система разностных уравнений вероятностей состояний имеет вид:

Р,-- 2 ^«7/:-^,-/; /=0,1,2,..., .9Л,/'л, - 1; При / = 0, 1,2..... /¿.,6-1 '// V; </; Ь.

•«.16*10- 1 л .„ г -1 - 2 Л.

.1(1 .15 '

Здесь а;;', — переходные вероятности, определяемые по формулам:

" " J' J/-ГГ exp (->•„ lu t) /л3 (¿.и - t, 0 di\

0 'О т I — J

со ^ г f? ß t '

Qi = .! лГ>.',лб ' exp (-)-лб Ала /)/&. о di\ (/.„-= 1/7„).

и ■

IIa основании полученных параметров распределения продолжительности обработки в формализованной второй фазе определены максимальные загрузки фаз (5), пропускная способность парка отправления (транзитного, прнемо-отправоч-ного) (6), коэффициент реальной пропускной способности (7), показателл-работы.

Пятая глава посвящена анализу путей увеличения пропускной способности парков приема и отправления (транзитных, приемо-отправочных).

Предложенный автором метод позволяет определить пропускную способность парков с учетом совместного взаимодей-

отвня фаз, путевого развития, параметров, характеризующих неравномерности выполнения технологических операций и периода времени, за который рассчитывается число пропускаемых поездов (составов).

Анализ зависимостей, используемых для определения пропускной способности парков, в нормативных документах, показал, что для увеличения пропускной способности на 10— 15% достаточно добавить одни путь. Полученная количественная оценка увеличения пропускной способности при добавлении путей в парке противоречит природе рассматриваемых процессов. Это связано с тем, что фактически в основе существующих методик используется балансовый метод, который не учитывает в целом взаимодействия процессов в смежных технологических линиях. Кроме того, как уже отмечалось, в указанных методиках пути в парках понимаются не как накопитель системы, а как каналы обслуживания. В действительности же увеличение пропускной способности может быть достигнуто за счет повышения производительности технологических линий и регулирования соотношения загрузок в смежных технологических линиях: бригада ПТОВ — сортировочная горка (система обеспечения составов локомотивами с локомотивными бригадами, выходные участки). Это положение полностью соответствует предложенной в диссертации методике расчета пропускной способности.

Для освоения заданного объема переработки вагонов с высокими качественными показателями необходимо совершенствовать технологию и техническое оснащение станций. При решении этой задачи предусматривается увеличение перерабатывающей способности всех технологических лнпнй по станции в целом. Для этого необходимо определить оптимальное соотношение между продолжительностью выполнения технологических операций в фазах парков технических станций. Это можно выполнить с помощью коэффициента реальной пропускной способности К„„, введенного автором в третьей главе. На рис. 1 изображен график АГП„ в зависимости от комплекса технических п технологических параметров парков и соотношения между продолжительностью обработки в фазах А = т2/т1. Так, максимум /<"„„, а следовательно, пропускной способности парка получается при одинаковой продолжительности выполнения операций А=1. Если продолжительности обработки составов в фазах различаются на 20% и более, то пропускная способность снижается на 7%' и более. В реальных условиях н при осуществлении мероприя-16

тий, направленных па увеличение перерабатывающей способности подсистем станции, величина К„„ дискретна, однако и в этом,случае можно использовать зависимости, приведенные на рнс. 1.

В главе приведены примеры расчетов пропускной способности парков приема и отправления при изменении технологических параметров, за счет которых одинаковая продолжительность обработки в фазах может быть достигнута при осуществлении мероприятий направленных па:

механизацию осмотра и безотцепочного ремонта; увеличение числа групп в бригаде ПТОВ;

применение переменной скорости роспуска, увеличение числа горочных локомотивов;

увеличение максимального уровня технологического резерва локомотивов с локомотивными бригадами.

Исследовано влияние путевого развития п соотношения загрузок в смежных технологических линиях на количественную оценку обратного воздействия — вероятность блокировки. График зависимости Л-,, от технических и технологических параметров изображен на рнс. 2. С увеличением количества путей в парке вероятность блокировки уменьшается, при этом характер уменьшения значительно зависит от соотношения продолжительности выполнения технологических операций в подсистемах парка А.

0.1 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 А---

0.7 0.в ОМ 1.0 1.1 п А-—

Рис. 1

I

! 015

р

1.1 &7

3*6 Зо

I

1.1

Рис. 2

Было установлено, что при количестве путей в парках приема и отправления (транзитных, прнемо-отправочпых) т>7, загрузке бригады ПТОВ <0,7 и соотношении загрузок в смежных . технологических ч:, линиях А<1 вероятностью блокировки можно пренебречь, а следовательно, расчет показателей работы парков можно выполнять па основании других методой. Однако, сслн число путей в парке т< 7, загрузка бригады ПТОВ 0,7 и соотношение

Л ^ 1, то расчет качественных показателей необходимо производить по зависимостям, предложенных автором в третьей и четвертой главах. Негативное воздействие блокировки сказывается на снижении надежности парков по приему составов. График зависимости надежности парка с учетом блокировки п без ее учета при различных значениях технических и технологических параметрах приведен на рнс. 3. Так,

например, при т=6, ЧЛ—0,7, 1Р2=0,85 надежность парка с учетом блокировки Нпц =0,758, без учета блокировки по методу профессора Быкадороиа А. В. //„„ = 0,826.

основные выводы

1. В диссертации на основе изучения особенностей технологии, оснащения существующих технических станции их функционирование представляется моделью неделимой многофазной системы обслуживания. Для систем обслуживания на станциях получены параметры распределения интервалов к потоках поездов на основании модели прохождения поездо-потока по участку с учетом отказов технических средств. Параметры распределения продолжительности обработки составов мпогогрупповой бригадой ПТОВ зависят от числа групп, количества путей в парке и загрузки сортировочной горки.

Вероятностный подход к процессу обработки составов мпогогрупповой бригадой ПТОВ позволяет снизить погрешность в определении параметров распределения па 20—30% .

2. Работу парка приема можно рассматривать как функционирование двухфазной системы обслуживания с накопителем ограниченной емкости. В рассматриваемой системе возникает блокировка каналов первой фазы (вынужденный простой бригады ПТОВ из-за занятости путей парка ожидающими роспуска составами), приводящая к увеличению простоя составов и их задержек из-за иеприема, а также снижению пропускной способности парка в целом. Получены раз-постные уравнения вероятностей состояний с переменными коэффициентами, методы решения которых в технической литературе исследованы недостаточно. Поэтому автором был предложен метод {1, У7} преобразований, позволяющий свести бесконечную систему в одно функциональное уравнение. С использованием свойств аналитических функций в области их определения выражены зависимости вероятностей состояний, используемых при расчете пропускной способности и качественных показателей работы парка приема.

3. Парк отправления (прпемо-огправочный) можно рассматривать как функционирование трехфазной системы обслуживания с накопителем ограниченной емкости. В исследуемой системе фаза обеспечения составов готовыми к работе локомотивами, принятыми локомотивными бригадами, оказывает влияние на работу парка в целом. Полученные зависимости пропускной способности и качественных ио-

19

казатслей работы парка учитывают параметры распределения выдачи локомотивов из ПТОЛ, явок локомотивных бригад, максимальный уровень технологического резерва локомотивов и локомотивных бригад.

4. Выявлено, что одной из причин нерационального использования ресурсов на развитие станций является детерминированный подход к расчету наличной пропускной способности, при котором используется недостаточно обоснованная формализация процессов обработки составов в парках и пути парка выполняют роль каналов обслуживания, а не' накопителя. Переход к вероятностным моделям, предлагаемым в настоящей работе, позволяет сократить погрешность расчета пропускной способности парков приема и отправления (прне-мо-отправочных) на 60—90%, в определении качественных показателей при ограниченном путевом развитии (т<7) па 20—50%.

5. Установлено, что увеличение пропускной способности может быть достигнуто за счет возрастания производительности технологических линий и регулирования соотношения загрузок в смежных технологических линиях (бригада П'ГОВ — выходные участки; бригада ПТОВ — сортировочная горка). Количественной оценкой реализации технологических возможностей парков является коэффициент реальной пропускной способности К„п Максимум А,т достигается при одинаковой продолжительности выполнения технологических операций в подсистемах парка. Если их продолжительность различается на 20%, пропускная способность парка снижается па 7%.

С. Влияние путевого развития на пропускную способность и качественные показатели работы парка выражается через обратное воздействие, количественной оценкой которого является вероятность блокировки Рг,л. С увеличением количества путей в парке, уменьшением соотношения продолжительности обработки н загрузки бригады ПТОВ величина Яг,л стремится к нулю и влияние обратного воздействия па показатели работы и'функционирование парка незначительно. На основании этого в диссертации установлены границы применения метода проф. А. В. Быкадорова к расчету показателей работы технических станций. ■ Так, при количестве путей в парках более семи, соотношении продолжительности обработки в подсистемах парка А<1 и загрузке бригады ПТОВ Ч;1<0,7 блокировкой можно принебречь и расчет показателей 20

хронзводцть по существующим методам. Однако, если количество путей в парке меньше либо равно семи, соотношение и загрузка бригады ПТОВ ЧГ1 > 0,7, расчет показателей ¡еобходимо производить по предлагаемым в настоящей диссертации зависимостям.

7. Получены аналитические зависимости для определения хропускной способности, простоя вагонов в парках, числа за-гсржанных на подходах поездов, надежности парка по приему разборочных (транзитных) поездов, простоя задержанных юездов, которые учитывают:

1) число бригад ПТОВ, состоящих из определенного коли-1ества групп;

2) количество горочных локомотивов, схему предгорочной юрловипы, величину состава, количество отцепов в составе, холю вагонов, запрещенных к спуску с горки без локомоти-1а (ЗГС);

3) число путей в парке;

4) число выдач поездных локомотивов и явок локомогпв-1ых бригад;

5) установленные максимальные уровпп технологического резерва локомотивов и локомотивных бригад;

6) характеристики выходных участков (длина блок-участ-шв, средняя скорость перемещения поездопотока, число пассажирских поездов, проходящих на участке за сутки, средне число отказов технических средств па участке).

8. Установлено, что потери пропускной способности вн-;одных участков в значительной степени зависят от уста повинного максимального уровня технологического резерва по-:здных локомотивов и локомотивных бригад. При этом ха-)актер этой зависимости определяется соотношением иптер-¡алов выдач поездных локомотивов из ПТОЛ, принятых ло-сомотивнымп бригадами, и интервала возможного отправле-шя грузовых поездов на перегон.

Полученные в диссертации выводы и предложения по со-¡ершенствованшо методов расчета пропускной способности и юказ^лелей работы парков приема и отправления (прпемо-от-фавочпого, транзитного) технических станций будут способ-:твовать улучшению анализа мероприятий по повышению эффективности их работы в условиях рыночной экономики.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Пешков А. М. Двухфазная система массового обслуживания с накопителем ограниченном емкости//Тез докл. Л\ежвуз. научи.-техн. конф. «Вопросы ускорения научно-технического прогресса на железнодорожном транспорте». НИИЖТ. Новосибирск, 1986. С. 29.

2. Пешков А. М. Анализ многофакторного объекта сложной структуры //Тез. докл. Межвуз.. научи.-техн. копф. «Вопросы ускорения научно-технического прогресса на железнодорожном транспорте». НИИЖТ. Новосибирск, 1986. С. 119—120.

3. Пешков А. М. Парк приема как двухфазная система обслуживания с накопителем ограниченной емкости // Повышение эффективности эксплуатационной работы железных дорог. Новосибирск, 1987. С. 83—94.

4. Пешков А. М., Васильева О. В. Оценка пропускной способности парка приема сортировочной станции // Повышение эффективности эксплуатационной работы железных дорог Урала и Сибири. Новосибирск, 1988. С. 56—04.

5. Пешков А. М. Парк отправления как трехфазная система массового обслуживания с накопителем ограниченной емкости. Новосибирск,. 1991. 20 с. Деп. в ЦНИИИТЭИ МПС 22.01.91, № 5464 —жд91.

е.Быкадоров А. В., Пешков А. М. Распределение интервалов отправления поездов с технических станций // Проектирование и совершенствование работы станций и узлов Сибири. Новосибирск, 1991. С. 5—12.

7. Пешков А. М. Определение показателей работы приемо-отправоч-ных парков технических станций//Проектирование и совершенствование работы станций и узлов Снбнрн. Новосибирск, 1991. С. 12—26.

8. Пешков Л. Л1. Распределение интервалов между поездными локомотивами, принятыми локомотивными бригадами//Проектирование и совершенствование работы станций и узлов Сибири. Новосибирск, 1991. С,- 65—74.

9. Дашков Л(. Г.. Пешков А. М. К расчету показателей перемещения поездопотока при безобгонном движении поездов по участку с учетом пропуска части из них соединенными // Проектирование и совершенствование работы станций и - узлов Сибири. Новосибирск,'1991. С. 75—95.

10. Пешков А. М. Программа расчета межпоездного интервала, средней скорости поездопотока на участке с учетом отказов технических средств и доли сдвоенных поездов // Сборник описаний алгоритмов и программ для ЭВМ. Вып. 5, НИИЖТ. Новосибирск, 1992. С. ,13—19.