автореферат диссертации по транспорту, 05.22.08, диссертация на тему:Технология организации перевозок в условиях перехода сети ПКП на автосцепку

ВВЕДЕНИЕ.

1 ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА ПО ОРГАНИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИИ РАБОТЫ ЖЕЛЕНЫХ ДОРОГ В УСЛОВИЯХ ПЕРЕХОДА НА АВТОСЦЕПКУ

1.1. Основные положения.

1.2. Система организации грузового движения на сети ПКП в современных условиях.

1.3. Развитие теории по созданию автосцепных устройств и технологии организации перевозок в период оснащения подвижного состава автосцепкой на зарубежных железных дорогах.

1.4. Постановка вопроса и цель исследований.

Выводы.

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕХОДА

СЕТИ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ НА АВТОСЦЕПКУ

2.1. Основные положения.

2.2. Математическая постановка и метод решения задачи выбора рациональной технологии и этапности перехода на автосцепку.

2.3. Технические ограничения, накладываемые на решение задачи.

2.4. Влияние вариантов оборудования подвижного состава автосцепкой на технологию работы пунктов технического обслуживания вагонов.

Выводы.

3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НА ОСНОВНЫЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕВОДА СЕТИ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ НА АВТОСЦЕПКУ

3.1. Основные положения.

3.2. Имитационная модель станции для условий перехода железных дорог на автосцепку.

3.3. Влияние технологии перевода на автосцепку сети железных дорог на основные показатели работы станций.

Выводы.

4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНОГО ВАРИАНТА ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕХОДА СЕТИ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ НА АВТОСЦЕПКУ ВО

4.1. Основные положения.ВО

4.2. Расходы, связанные с оборудованием одного вагона автосцепкой Z-AK.

4.3. Оптимизация продолжительности перехода сети железных дорог на автосцепку при поэтапном варианте.

4.4. Технико-экономическое обоснование рационального варианта перехода сети железных дорог на автосцепку.

Выводы.

5. РАБОТА СЕТИ ПКП В УСЛОВИЯХ ПЕРЕВОДА ПОДВИЖНОГО СОСТАВА НА АВТОСЦЕПКУ (ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ)

5.1. Основные положения.

5.2. Последовательность перехода сети ПКП на автосцепку.

5.3. Формирование эксплатационно-технических требований к условиям перехода сети ПКП на автосцепку.

5.4. Технико-экономическая эффективность перехода сети

ПКП на автосцепку.

Выводы.

Переход народного хозяйства Польши на рыночные отношения и транспортная политика Европейского сообщества, в которое Польша постепенно интегрируется, потребовали интенсивного поиска, как эффективных технологий, так и новых технических решений при модернизации транспортных средств и сооружений, осуществление которых направлено на улучшение экономических показателей при условии повышения качества перевозок и доходности железных дорог. Одним и главнейших направлений модернизации подвижного состава, которая обеспечивает коренное изменение технологии перевозок на железных дорогах Польши (ПКП), является оборудование вагонов и локомотивов автосцепкой вместо винтовой. Эта проблема затрагивает вопросы как технического (выбор автосцепного устройства), так и технологического характера. В соответствии с решениями МСЖД в Польше рассматривается вопрос перехода сети ПКП на автосцепку производимую в настоящее время на предприятиях Германии.

Автосцепка 2-АК массой 196 кг является тяговой и служит для сцепления вагонов и передачи лишь тяговых усилий, возникающих в процессе движения. Сжимающие усилия передаются, как при винтовой сцепке, через буфера. Автосцепка 2-АК обеспечивает автоматическое соединение (разъединение) воздушной магистрали, а также сцепление с винтовой сцепкой при помощи выдвигающейся штанги-крюка.

Анализ мировой практики показывает, что принципиально возможны два варианта технологии перехода сети железных дорог на автосцепку (ТПЖДА):

- поэтапный (по опыту железных дорог СССР), когда в течение нескольких лет подвижной состав постепенно оборудуется автосцепкой;

- скоростной (по опыту железных дорог Японии), когда заблаговременно накапливается необходимое число автосцепных устройств, и в течение нескольких суток организуется оборудование всего подвижного состава.

На современном этапе для условий ГЖП требется решить сложную технико-экономическую задачу выбора рациональной технологии перехода сети железных дорог на автосцепку. Это затрагивает широкий круг вопросов, в частности, технологию работы сортировочных, маневровых и грузовых станций; сроки доставки грузов; проблему автоматизации сортировочной работы; систему технического обслуживания и ремонта вагонов, а также технологию работы пунктов осмотра вагонов; строительство предприятий по выпуску автосцепки и др.

Для решения поставленных задач в диссертации исследованы: теоретические основы перехода сети железных дорог Польши на автосцепку; влияние ее на основные эксплуатационные показатели сети ГЖП, что потребовало развития имитационных моделей стационных процессов; разработаны эксплуатационно-технические требования к условиям перехода сети ПКП на автосцепку.

В результате исследования создана модель технико-экономического обоснования рационального варианта технологии перехода сети железных дорог на автосцепку; установлен рациональный вариант ТПЖДА; разработаны практические рекомендации, регламентирующие работу сети железных дорог Польши в условиях обращения подвижного состава, оборудованного как автосцепкой, так и винтовой упряжью.

Исследования по теме диссертации выполнены в соответствии с планами НИР ЦНТК РП.

ВЫВОДЫ

1. На основе выполненных исследований и финансового положения железных дорог Польши рассмотрены два срока начала оснащения подвижного состава автосцепкой: 2004 г. и 2006 г. Последовательность перехода сети ПКП на автосцепку предусматривает, что сначала будут оснащаться эксплуатируемые вагоны, а затем - новой постройки. Что касается тягового подвижного состава, то автосцепкой 2-АК оборудуются сначала маневровые локомотивы, а затем - обслуживающие поезда, курсирующие между грузовыми станциями (пунктами) и маневровыми станциями, и, наконец, все остальные электровозы и тепловозы грузового движения.

2. Сформулированы организационно-технические требования к отдельным параметрам технологии управления поездной работой, необходимость корректировки которых связана с практической реализацией перехода сети ПКП на автосцепку.

3. Показано, что переход сети ПКП на автосцепку обеспечит уменьшение эксплуатационных расходов на 0,5. 0,6 млрд. злотых за счет сокращения простоев вагонов по сортировочным, маневровым и грузовым станциям на 10. 12%, потребности в маневровых локомотивах - на 5.6% и на 1300. 1400 человек работающего на станциях персонала.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В современных условиях одним из главнейших направлений модернизации подвижного состава и совершенствования технологии перевозок на сети ПКП является оборудование грузовых вагонов и локомотивов автоматической сцепкой вместо винтовой. В соответствии с решениями МСЖД в Польше рассматривается вопрос перехода сети ПКП на автосцепку Z-AK, выпускаемую в настоящее время на предприятиях Германии.

Теоретически сформулирован и выражен в математической форме метод комплексного обоснования выбора рационального варианта технологии и этапности перехода сети ПКП на автосцепку.

Созданная эксплуатационно-экономическая модель предполагает выбор рационального варианта перехода сети ПКП на автосцепку по критерию минимума строительно-эксплуатационных затрат - числа фаз эксплуатации подвижного состава с разными видами оценки и их длительности.

Разработанная последовательность решения задачи предусматривает на первом этапе оптимизацию длительности фаз эксплуатации подвижного состава с разными видами сцепки при фиксированном их числе, а на втором - (с учетом последнего) нахождение окончательного варианта рационального перехода сети ПКП на автосцепку.

Исследуется два варианта перехода сети ПКП на автосцепку: поэтапный, когда в течение 10.20 лет обращаются вагоны с различными видами сцепки (одни с автосцепкой и другие с винтовой упряжью) и скоростной, предусматривающий оснащение автосцепкой всего подвижного состава в короткие (за неделю-две) сроки.

Установлены накладываемые на решение задачи технологические, технические и финансовые ограничения, что позволило резко сократить число допускаемых вариантов перехода сети железных дорог Польши на автосцепку. Это обеспечило возможность применить для решения задачи метод полного перебора допустимых вариантов.

Технические ограничения, накладываемые на минимальный срок перехода сети ПКП на автосцепку 2-АК, установлены исходя из технического оснащения парка грузовых вагонов и требований к вагонам, подлежащим оборудованию автосцепкой. Установлены возможные годовые темпы оснащения вагонного парка автосцепными устройствами. Показано, что по техническому состоянию подвижного состава сети ПКП и ожидаемым поставкам новых вагонов полное их оборудование автосцепкой можно осуществить лишь за период не менее, чем 14 лет. Исследовано влияние вариантов оборудования подвижного состава автосцепкой на технологию работы пунктов технического обслуживания вагонов. Рекомендуется выполнять капитальный ремонт автосцепки Ъ-АК через 6 лет путем замены определенного набора деталей и частей.

Технологически сформулирован и выражен в математической форме, для условий перехода на автосцепку, подход к расчету изменения простоев составов в парках сортировочных, маневровых и грузовых станций, рабочего парка вагонов, потребности в локомотивном парке на маневрах, необходимого штата локомотивных маневровых и составительских бригад, а также вагонников, обеспечивающих техническое обслуживание вагонов. Показатели устанавливаются в зависимости от доли вагонов, оборудованных автосцепкой, для различных типов станций (сортировочной, маневровой, грузовых); разной интенсивности вагонопотоков с учетом внутримесячных и сезонных колебаний, а также непарности движения.

Разработанная имитационная модель станции для условий перехода железных дорог на автосцепку, использующая метод пошагового моделирования, включает 19 основных блоков, функционирование которых обеспечивает получение необходимых показателей. Основными исходными данными системы моделирования работы станции является ее топология, нормативно-справочная и переменная информация. К последней относится в основном график движения поездов, составляемый централизовано на ПЭВМ.

Расчетами на основе созданных имитационных моделей работы сортировочной, маневровой и грузовой станции установлены зависимости основных показателей их работы от доли вагонов, оборудованных автосцепкой Ъ-АК. Показано, что перевод сети ПКП на автосцепку Ъ-АК позволяет сократить в целом по сети: простои составов - на 11 %, потребности в парке вагонов - на 7,4 %, в маневровых локомотивах - на 5,7 %, в штате локомотивных и составительских бригад - на 5,7 % при уменьшении на 200.250 человек персонала вагонников, непосредственно связанных с техническим обслуживанием вагонов на станциях.

Разработана методика технико-экономического обоснования рационального варианта технологии перехода сети железных дорог ПКП на автосцепку. Дан метод расчета сметной стоимости сооружения предприятия по выпуску автосцепных устройств в зависимости от его мощности, установлена стоимость автосцепки. Согласно разработанной последовательности установлены расходы, связанные с оборудованием одного вагона автосцепкой Z-AK. в зависимости от принадлежности вагонов и их технического состояния и срока службы.

Выполненные на ПЭВМ по предложенной методике технико-экономические расчеты показали, что рациональной продолжительностью перехода сети железных дорог Польши на автосцепку при поэтапном варианте является 15-летний срок.

Технико-экономическое сравнение скоростного варианта ТПЖДА с поэтапным при рациональной продолжительности перехода т3=15 годам показало, что последний является более эффективным.

На основе выполненных исследований и финансового положения железных дорог Польши рассмотрены два срока начала оснащения подвижного состава автосцепкой: 2004 г. и 2006 г. Последовательность перехода сети ПКП на автосцепку предусматривает, что сначала будут оснащаться эксплуатируемые вагоны, а затем - новой постройки. Что касается тягового подвижного состава, то автосцепкой 2-АК оборудуются сначала маневровые локомотивы, а затем обслуживающие поезда, курсирующие между грузовыми станциями (пунктами) и маневровыми станциями, и, наконец, все остальные электровозы и тепловозы грузового движения.

Сформулированы организационно-технические требования к отдельным параметрам технологии управления поездной работой, необходимость корректировки которых связана с практической реализацией перехода сети ПКП на автосцепку.

Показано, что переход сети ПКП на автосцепку обеспечит сокращение эксплуатационных расходов на 0,5.0,6 млрд. злотых (то есть на 1.9% за счет сокращения простоев вагонов по сортировочным, маневровым и грузовым станциям на 10.12%, потребности в маневровых локомотивах на 5.6% и на 1300. 1400 человек работающего на станциях персонала.

Разработки, выполненные диссертантом, включены в перспективный план модернизации подвижного состава ПКП.

Исследованные в работе вопросы не исчерпывают задачу создания рациональной технологии перехода сети ПКП на автосцепку Z-AK. Требуют отдельного исследования такие вопросы, как взаимодействие Z-AK с автосцепкой СА-3, оснащение автосцепкой пассажирских вагонов, установление методов расчета некоторых технологических нормативов работы станции пассажирского движения др.

1. Zuk J. Racjonalne rozmieszczenie stacji rozrz^dowych na sieci PKP. /COBiRTK 1981, str. 22.42.

2. Zuk J. Organizacja pracy stacji w czasie zamkni^c staacyjnych elementów ukladu torowego./CNTK 1989, str. 275.291

3. Zuk J. Automatyczna analiza skomunikowania pociagów pasazerskich na stacji./CNTK 1992, str. 7.10

4. Zuk J. Wspomaganie dyzurnego rachu na stacji Poznan Glówny. /001 SDOKP, str. 70.78

5. Zuk J. Podstawowe zasady typowej technologii pracy stacji granicznej w komunikacji przeladunkowej. / COBiRTK str 54.55.

6. Коломийченко B.B. и др. Автосцепное устройство железнодорожного состава. М., Транспорт, 1991. С. 3.5

7. Коломийченко В.В., Голованов В.Г. Автосцепка подвижного состава. М., Транспорт, 1973. С. 4.5.

8. Коломийченко В.В., Голованов В.Г. Автосцепка подвижного состава. М, Транспорт, 1967. 200 с.

9. Особенности маневровой работы на сортировочных станциях при автоматическом сцеплении. Информационные письмо ВНИИЖТ № 421 под редакцией Лебедевой Т.П. М., 1957. 20 с.

10. Рогинский И.О., Родимов Б.А., Зубрилин ГИ. Механизация сортировочных горок. М., Трансжелдориздат 1949. 115 с.

11. Бернгард К.А. Формирование групповых поездов важный резерв сокращения простоя вагонов под накоплением.//Ж.-д. транспорт, 1956, № 11. -С. 5.7.

12. Старшов И.П., Коломийченко В.В. Технико-экономическая эффективность перспективной автосцепки.// Труды ВНИИЖТ, 1980. Вып. 626 - С. 56.69.

13. Пейсахзон Б.Э. Эксплуатационные требования к автосцепке для перспективных условий работы желенодорожного транспорта.// Труды ВНИИЖТ, 1980.-Вып. 626-С. 70.99.

14. Коломийченко В.В. Пути совершенствования автосцепного устройства.//Труды ВНИИЖТ, 1980. -Вып.626.-С. 4. 15

15. Коломийченко В.В., Голованов В.Г. Автосцепка подвижного состава. М., Транспорт, 1967. 200 с.

16. Marciniak J. Eksploatacja kolejowych pojazdow szynowych. WKL. Warszawa. 1990 str. 47.50.

17. Opalinski St. Sprz^g samoczynny ci^glowy nowe rozwi^zania dla kolei europejskich. Referat па ХП konferencje naukow^ „Pojazdy szynowe 96". Calosc

18. Prace rozpoznawcze w zakresie bezpieczenstwa jazdy taboru kolejowego wyposazonego w urz^dzenia ci^glowo-zderzne nowej generacji. CNTK. Temat nr 4026/21. Warszawa, 1995 str. 17.22.

19. Analiza techniczno-ekonomiczna zabudowy sprzegu automatycznego Z-AK na wagonach towarowych PKP na przykladzie w^glarki 4-osiowej 408W. ZNTK Oströw Wlkp. S.A. 1997. Calosc.

20. Stielez G., Schelle A. Die automatische Zugkupplung — ein neue Weg zur Ablösung der konventionellen Schrauben Kupplung. ETP Eisenbahntechnische Rundschau. 1992, nr 5 str. 321.328.

21. Klasyfikacja rodzajowa srodköw trwalych GUS ODDK Gdansk 1991, str. 154.168

22. Woch J. О metodzie kontroli realizacji rozkladu jazdy poci^göw towarowych. Przegl^d Kolejowy Przewozowy. Nr 10. 1971, str. 1.3.

23. Pielas C. Organizacja ruchu kolejowego. Wyd. 3. Warszawa 1976, str. 280.

24. Kierczynski A. Efektywnosc komputeryzacji PWE. Warszawa 1985, Calosc.

25. Kammska-R^kawek В. Automatyzacja sporz^dzania rozkladu jazdy poci^gów przy wykorzystaniu „Bazy Danych" o rozkladzie jazdy poci^gów. Prace CNTK. Zeszyt 117. 1996, str. 34.37.

26. Kowalczyk A. Obliczanie parametrów rozkladu jazdy poci^gów „BUDZET" z wykorzystaniem systemu „Baza Danych". Prace CNTK. Zeszyt 117. 1996, str. 38.39.

27. Powala A. Docelowa koncepcja informatyzacji rozkladu jazdy PKP. Materialy na seimnarium. Katowice 1993, str 1.9.

28. Massel A. Zintegrowany cykliczny rozklad jazdy a infrastruktura kolejowa. Przegl^d Kolejowy. Nr 7. 199, str. 4.8.

29. Bahndorf J. Bank danych o sieci kolejowej podstaw^. zarz^dzania trasaini. EisenbaJbning 1994. nr 12.

30. Gough J. Inforinacyjny system о rozkladzie jazdy poci^gów HAFAS. Passanger Rail. 1994, str 7. 16.

31. Lesiak K. Unifíkacja mierników transportowych w Polsce. Przegl^d Kolejowy. №8. 1994, str 2.4.

32. Кур X. Комплексная система автоматизированного составления графика движения поездов по сети ПКП. //Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук. М.: ВНИИЖТ. 1997. 183 с.

33. Dyr Т. Laszkiewicz R. Skomunikowanie poci^gów pasazerskich jako czynnik jakosci przewozów. Przegl^d Komunikacyjny. Nr 10. 1989, str 6.9.

34. Gertz J. Polaczenia poci^gów pasazerskich na stacjach w^zlowych. Eksploatacja Kolei. Nr 4-5, str 5.7.

35. Ивницкий В.А., Миркин А.Г. Быстродействующая модель сортировочной станции и ее применение // Вестник ВНИИЖТ, 1986 г., № 4, 9. 11 с.

36. Акулиничев В.М., Бдюл В.И., Казюлин Г.Н. Определение межоперационных простоев вагонов на сортировочных станциях. /Труды МИИТа, 1974. Вып. 379. 3.10 с.

37. Быкадоров A.B. Парк приема сортировочной станции как авухфазная система массового обслуживания. /Труды МИИТа, 1973. Вып. 449. 112. 120 с.

38. Александров В.И. Исследование функционирования сортировочных станций в условиях высоких загрузок. //Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук. Гомель, 1967. 198 с.

39. Буянов В.А. Оперативное управление экплуатационной работой сортировочных станций. // Диссертация на соискание ученой степени докт. техн. наук. М.: ВНИИЖТ. 1981. 425 с.

40. Таль К.К. Основные вопросы методов моделирования при проектировании станций и узлов. /Труды ЦНИИ МПС. 1971. Вып. 47, 39. .48 с.

41. Жук Е. Методы согласования графика движения поездов с технологией работы сортировочных и маневровых станций на сети ПКП// Диссертация на соискание ученой степени канд.техн.наук, М.: ВНИИЖТ, 1998 186 с.

42. Ford L.R., Fulkerson D.R. Przeplywy w sieciach, PWN, Wspomaganie dy-zurnego ruchu stacji Poznan Gl. Matenaly na seimnarium. Katowice, 1993, str 1 .4.

43. Gas S.I. Programowanie liniowe, PWN, Warszawa. 1976, str 274.

44. Goddard L.S. Metody matematyczne w badaniach operacyjnych, PWN. Warszawa, 1966, 436 str.

45. Korzan B. Elementy teorii graföw i sieci, WNT. Warzsawa, 1978, str 278.

46. Kucharczyk J., Syslo M. Algorytmy optymalizacji w j?zyku ALGOL 60, PWN. Warszawa, 1975, str 226.

47. Кур X. Комплексная система автоматизированного составления графика движения поездов на сети ПКП// Диссертация на соискание ученой степени канд.техн.наук, М.: ВНИИЖТ, 1997 183 с.

48. Leszczynski J. Modelowanie symulacyjne w transporcie kolejowym. WkiL. Warszawa, 1974, str 17. 143.

49. Automatische Zugkupplung (Z-AK) описание. Knorr-Bremze, München - 1994. Calosc.

50. Normy d0tycz3.ce budowy lokomotywowni i wagonowni (klasyfikacja) Wyd. DG PKP. 1976-78. Calóse.

51. Karta UIC 522-2. Warunki dopuszczeniowe dla sprz^gu samoczynnego Calóse.

52. Karta UIC 520. Wagony towarowe, pasazerskie i bagazowe. Calóse.

53. Karta UIC 526-1 Wagony towarowe. Zderzaki 0 skoku 105 mm. Calosé.

54. Plan strategiczny PKP 2015. Biuro Strategii i Restrukturyzacji DG PKP 1996, str. 185.

55. Przepisy 0 prowadzeniu ruchu na PKP (Rl), PKP. 1999, str. 25.31

56. Dodatek cz^sc IV do sluzbowego rozkladu poci^gów

57. Instrukcja o rozkladzie jazdy poci^gów (Rll). 1998, str. 15.23

58. Instrukcja o opracowaniu procesów teclmologicznych pracy staeji i bocznic. 1998, str. 20.28

59. System kierowania i zarz^dzania w przedsi^biorstwie kolejowym. СПС, 1998, str. 17.32

60. Методические рекомендации по оценке инвестиционных проектов на железнодорожном транспорте. М., Типография ВНИИЖТ, 1998. 123 с.

61. Sprz£g samoczynny cieglowy (Z-AK). Analiza rentownosci. Sprawozdanie posrednie. UIC EEF2. Listopad 1996, str. 35.

62. Podemski J., Marczewski R. Urz^dzenia cinglo we i zderzakowe. WkiL, Warszawa, 1979, str. 41///42.

63. Быстшиньский В. Перспективы внедрения тяговой автосцепки Z-AK на сети железных дорог Польши. // Ж,- д. транспорт. Сер. Подвижной состав. Локомотивное и вагонное хозяйство. ЭИЛЦНИИТЭИ 2000 вып. 1. - С.42.47.

64. Быстшиньский В., Суслова М.В. Технологические аспекты перехода железных дорог Польши на автосцепку. / Труды РГОТУПС, 2000, С. 19.80.

65. Быстшиньский В. Технико-экономическое обоснование вариантов перехода железных дорог Польши на автосцепку. / Труды ВНИИЖТ, Тезисыдокладов аспирантов и молодых ученых по проблемам ж.-д. тр.- та. 2000, С. 17.18.

66. Быстшиньский В. Теоретические аспекты перехода железных дорог Польши на автосцепку. // Сборник статей молодых ученых и аспирантов под редакцией Богданова В.М. и Гогричиани Г.В. / Труды ВНИИЖТ, 2000, -151.154.

67. Bystrzyñski W. Sprz^g samoczynny ci^glowy Z-AK. Problemy Kolejnictwa. CNTK 2000, str 2.4.

68. Zalozenia Polityki Transportowej Paústwa na lata 2000-2015 día realizacji równowaznego rozwoju kraju. str. 51.73.