Эффективность известных мероприятий по повышению пропускной и провозной способности станций

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Развитие общества, его производительных сил невозможно без хорошо функционирующей транспортной системы (транспортного комплекса), в состав которой входят железнодорожный, автомобильный, трубопроводный, воздушный, речной и морской виды транспорта, представляющие собой сложные многоотраслевые структуры. Именно на основе дальнейшего развития транспортной системы, сооружения новых и усовершенствования существующих станций, портов, аэродромов, создания новых технологий и систем управления с испол6ьзованием современных средств электроники, ЭВМ различных классов, микропроцессорной техники, новых средств связи и передачи информации можно обеспечить высокую эффективность работы на всех видах транспорта.

Железнодорожный транспорт в общей транспортной системе занимает ведущее место: работает непрерывно в течение года и суток, осуществляя массовую перевозку топлива, металлов, леса, цемента, удобрений, зерна, продовольственных и многих других грузов всех отраслей народного хозяйства, обеспечивая нормальное функционирование производства, жизнедеятельность людей в городах и сельской местности. Железнодорожный транспорт участвует в различных фазах производственного процесса: в начальной, если перевозят сырье, исходные материалы, в средней, если перевозят комплектующее оборудование, и, наконец, в завершающей, если перевозят готовую продукцию потребителям.

Железнодорожный транспорт выполняет перевозки по всем видам грузов, по заказам и договорам с предприятиями, другими государствами. Сроки перевозок определяются требованиями производства и технологией выполнения транспортных процессов в соответствии с заранее разработанными графиками подачи (вывоза) маршрутов и отдельных групп вагонов на промышленные и агропромышленные предприятия.

Железнодорожный транспорт представляет собой в настоящее время огромную разветвленную сеть, имеющую сложные инженерные сооружения и технические средства. Железнодорожные линии соединяют все жизненно важные районы страны, что способствует их ускоренному развитию.

Все большее распространение получает технология непосредственно взаимодействия магистрального железнодорожного транспорта с крупными промышленными и агропромышленными комплексами. Такая технология взаимодействия магистрального и промышленного железнодорожного транспорта, отличающаяся высокой экономичностью для предприятий, применяется и во многих других отраслях народного хозяйства.

Развитие железнодорожного транспорта сейчас осуществляется на базе достижений научно-технической революции, широкого использования средств электроники, автоматики, микропроцессорной техники, использования ЭВМ различных классов в системах управления, обеспечения работоспособности подвижного состава, машин, механизмов, использования новых интенсивных технологий.

Густота сети наших железных дорог в сравнении с США и другими развитыми капиталистическими странами является невысокой: в 4 раза ниже, чем в США, и значительно ниже европейских стран и Японии. Это объясняется, прежде всего, огромными пространствами Казахстана, где транспортная железнодорожная сеть начинала развиваться в связи с промышленным освоением этих территорий.

Наряду со строительством новых линий важное значение имеет развитие существующих сооружений двухпутных и многопутных линий, удлинение приемо-отправочных путей, реконструкция станций, оборудование железнодорожных полигонов современными средствами регулирования движением поездов и управления.

Актуальность. Интенсификация работы железных дорог выдвигает в число важнейших задач дальнейшее наращивание пропускной и перерабатывающей способности существующих сортировочных станций.

Необходимо наряду с широким распространением передового опыта постоянно разрабатывать новые способы интенсификации станционных процессов, в первую очередь расформирования составов на сортировочных горках. Ряд известных мероприятий получают распространение на станциях устройство дополнительных путей надвига составов, обходных путей, увеличение числа горочных локомотивов и др.

Цель данной дипломной работы - анализ эффективности известных мероприятий по повышению пропускной и провозной способности станции.

Объект: станция Кокчетав.

Задачи, необходимые для достижения поставленной цели:

· исследовать оптимальное функционирования сортировочной горки с применением теории массового обслуживания;

· изучить эффективность мероприятий по наращиванию пропускной и перерабатывающей способности станций;

· изучить технико-эксплуатационную характеристику работы станции;

· выбор мощности сортировочной горки для расчета оптимального режима работы сортировочной станции.

1. Исследование задачи: эффективность известных мероприятий по повышению пропускной и перерабатывающей способности станций

вагонопоток сортировочный горка мощность

Осуществляемые за последние годы меры по реконструкции железнодорожного транспорта и особенно внедрение новых видов тяги предъявляют новые требования к работе станций. При решении вопросов технического оснащения и совершенствования технологии работы необходимо обеспечить такое соотношение между объемом выполняемой работы и применяемыми средствами, чтобы общие расходы в процессе эксплуатации были минимальными. Правильное решение может быть достигнуто только при учете реальных условий работы станций, т. е. при неравномерной загрузке станционных устройств. Причин неравномерности движения много, однако, основными являются сосредоточенный пропуск пригородных и пассажирских поездов, предоставления «окон» для ремонта устройств пути контактной сети и других устройств, независимость движения на участках, примыкающих к станции и т. д.

Интенсификация работы железных дорог выдвигает в число важнейших задач дальнейшее наращивание пропускной и перерабатывающей способности существующих сортировочных станций. Необходимо наряду с широким распространением передового опыта постоянно разрабатывать новые способы интенсификации станционных процессов, в первую очередь расформирования составов на сортировочных горках. Ряд известных мероприятий получают распространение на станциях -- устройство дополнительных путей надвига составов, обходных путей, увеличение числа горочных локомотивов и др. Высокая эффективность их уже доказана теоретически и подтверждена практическим опытом (таблица 1.1). Для повышения скорости роспуска составов также необходимо:

§ содержать профиль спускной части горки в соответствии с требованиями Инструкции по проектированию станций и узлов на железных дорогах;

§ в зависимости от длины отцепов и маршрутов их скатывания применять режимы скорости роспуска: дифференцированный (для частей состава) и переменный (для отдельных отцепов) с использованием устройств задания скорости роспуска (АЗСР) и телеуправления горочными локомотивами (ТГЛ);

§ укрупнять отцепы с помощью календарного планирования погрузки на грузовых станциях узла по назначениям плана формирования сортировочной станции;

§ при специализации путей подгорочного парка добиваться увеличения вероятности разделения маршрутов последовательно скатывающихся отцепов на головных стрелках горочной горловины и первых разделительных стрелках пучков подгорочных путей и уменьшения вероятности разделения маршрутов на последних стрелках пучков;

§ систематически применять подтягивание вагонов маневровыми локомотивами выходной горловины сортировочного парка, в целях улучшения руководства осаживанием и подтягиванием устраивать в выходных горловинах сортировочных парков для хорошего обзора специальные, на опорах высотой до 20--30 м, посты составителей, оборудовать их устройствами связи с машинистами локомотивов, дежурным по горке и парку формировани);

§ механизировать торможение вагонов в начале подгорочных путей, оборудуя тормозные позиции вагонными замедлителями и сооружая посты управления ими.

На горках, где применяется последовательный роспуск составов и работают три горочных локомотива, интервалы между роспусками можно уменьшить добавлением четвертого горочного локомотива, используемого преимущественно для осаживания вагонов. Это сокращает время занятия горочной горловины передвижением маневровых локомотивов. Ввод четвертого локомотива экономически эффективен на горках большой мощности, перерабатывающих 5000--5500 вагонов/сут. Это мероприятие позволяет сократить горочный интервал на 0,6--0,8 мин.

Таблица 1.1 Эффективность мероприятий по повышению пропускной и перерабатывающей способности станций

Исходный вариант	Мероприятие	Сокращение горочного интервала, мин
Число путей надвига	Наличие обходных путей	Число горочных локомотивов
1	_	2	Устройство второго пути надвига или обходного пути	2,4
1	Да	2	Ввод третьего горочного локомотива	0,9
			Попутный надвиг составов и ввод третьего горочного локомотива	2,0
2	--	2	Ввод третьего горочного локомотива	2,3
2	--	3	Устройство обходного пути	1,0
2	Да или нет	3	Ввод четвертого горочного локомотива на станциях с числом сортировочных путей более 30	1,0
2	Да	2-4	Устройство параллельных стрелочных улиц в предгорочной горловине	0,4
			Устройство путепровода для пропуска поездных локомотивов в депо под горбом горки	0,6
			Автоматизация надвига составов	0,3
2	Да	3	Сооружение петлевого обхода для приема поездов негрузового направления	0,6
2	Да		Параллельный роспуск составов с устройством трех и более путей надвига при работе 4--5 горочных локомотивов с долей повторной сортировки от общего перерабатываемого вагонопотока: 0,16 0,08 0,02	0,7 1,6 2,1

Требуется изыскивать новые меры интенсификации сортировочного процесса, дальнейшего наращивания перерабатывающей способности сортировочных горок. Следует учитывать, что даже на самых загруженных сортировочных станциях лишь 60--65% суточного периода работы горок приходится на основную операцию -- роспуск составов. В остальное время выполняют различные вспомогательные операции -- повторную сортировку вагонов, пропуск вагонов, не подлежащих спуску с горки без локомотивов, ликвидацию «запусков» вагонов на неспециализированные пути и др. Крайне недостаточно применяют режим работы горок с параллельным роспуском двух составов.

Далее рассмотрен ряд новых предложений по сокращению непроизводительных потерь времени работы сортировочных горок, ускорению выполнения станционных операций.

1.1 Совершенствование организации надвига составов на горку

При надвиге составов необходимо соблюдать следующие основные требования:

§ время надвига должно быть близким к минимально возможному;

§ в режиме последовательного роспуска, когда по одному пути распускают один состав, а по второму надвигают другой, последний необходимо остановить так, чтобы первый вагон оказался, возможно, ближе к вершине горки.

Данные требования наиболее полно можно реализовать при внедрении системы телеуправления горочными локомотивами. На горках, где нет ТГЛ, этого добиваются следующим способом регулирования скорости надвига на горку. На рисунке 2.1 представлен маршрут надвига составов от точки 3, которая расположена на пути парка приема, до горочного светофора Л. Этот маршрут для улучшения организации выполнения операции надвига составов разделяется рельсовыми цепями на изолированные участки длиной l1, l 2 и l3. По отдельному участку маршрута состав должен двигаться в определенном, установленном заранее режиме скорости, не превышая при входе на соответствующие участки максимально допустимых значений v1, v2 и v3. На локомотив передают сигналы о проследовании головным вагоном надвигаемого состава изолирующих стыков 3, 2 и 1 и о вступлении состава на изолированные участки. Последний участок перед горбом горки делают коротким (20--30 м), и скорость входа на него при закрытом горочном светофоре не должна превышать 5 км/ч. В результате обеспечивается остановка надвигаемого состава на небольшом расстоянии перед закрытым горочном светофоре не должна превышать 5 км/ч. В результате обеспечивается остановка надвигаемого состава на небольшом расстоянии перед закрытым горочным светофором. Длину участков выбирают такой, чтобы надвигаемый состав мог изменить скорость (на l3 с v3 до v2; на l2 с v2 до v1; на l1 с v1 до 0). Целесообразно предусмотреть градации изменения скоростей через 5 км/ч.

Рисунок 2.1 - Схема маршрута надвига с участками для регулирования скорости подачи составов на горку

При длине пути надвига более 500 м следует использовать скорости свыше 15 км/ч и при необходимости делить маршрут надвига на четыре изолированных участка. Для выбора длин участков, на которые следует разделить путь надвига, производят тяговые расчеты применительно к реальному профилю этого пути и максимально возможной массе состава. В таблице 1.2 приведены данные тяговых расчетов по определению тормозных путей, которые охватывают большое число возможных случаев. При расчете длин изолированных участков учитывается время передачи сигнала на локомотив и восприятия сигнала машинистом. Машинист при выборе скорости руководствуется показаниями горочного сигнала Г1 и местной инструкцией, в которой установлены значения скорости составов в зависимости от показаний горочных светофоров. Если возможно устройство только двух изолированных участков, то ими должны являться участки l1 и l2 и соответствующие скорости v1 = 5 км/ч, v2 = 10 км/ч.

Таблица 1.2

Данные тяговых расчетов по определению тормозных путей

Серия локомотива	Масса сост-ва, тыс. т	Значение lт (м) при изменении скорости надвига и уклоне
		iH = 0,001	iH = 0,003
		20-15	15-10	10-5	5-0	20-15	15-10	10-5	5-0
ТЭМ2 илиЧМЭ3	2	100	63	35	11	72	50	29	9
	3	120	80	45	14	90	61	35	11
	4	130	91	53	16	101	68	39	12
	5	150	102	58	18	110	73	42	13
	6	160	108	62	20	115	76	45	14
ТЭМ7	2	69	45	20	8	53	35	17	8
	3	100	60	30	10	75	50	23	10
	4	120	75	40	12	91	60	28	11
	5	130	85	50	14	105	70	35	12
	6	140	90	55	15	113	75	40	13

Например, длина пути надвига на станции 350 м, максимальная масса надвигаемого состава 4000 т. Приведенный уклон iH = 0,003. На горке работают локомотивы серии ТЭМ2. Определим длины изолированных участков.

Согласно таблице 2.2 тормозной путь при изменении скорости надвига от 15 до 10 км/ч составляет 68, от 10 до 5 км/ч -- 39, от 5 км/ч до 0 -- 12 м. Полная длина пути торможения (с учетом времени передачи сигнала на локомотив и его восприятия) равна 130, 80 и 25 м. Следовательно, необходимо, чтобы первый изолированный стык находился от горочного сигнала Г1 на расстоянии не менее 25 м, второй -- 105 м (25 + 80), третий -- 235 м (105+130). На горочный локомотив передают данные о проследовании точек 3, 2 и 1 головным вагоном надвигаемого состава.

Если, например, местной инструкцией скорость роспуска по зеленому огню горочного светофора установлена 7 км/ч, а по желтому -- 5 км/ч, то режим ведения надвигаемого состава будет следующий: после начала надвига -- разгон состава до максимальной скорости 15 км/ч; после получения сигнала о проследовании головным вагоном точки 3 скорость снижают до 10 км/ч, точки 2 -- до 7 км/ч при зеленом огне и до 5 км/ч при желтом или красном огне горочного светофора. При проследовании точки 1 и красном огне горочного светофора тормозят и останавливают состав, а при желтом или зеленом огне он должен двигаться со скоростью, установленной для роспуска.

1.2 Исследование оптимального функционирования сортировочной горки с применением теории массового обслуживания

Внутристанционные процессы испытывают на себе различное по силе и частоте влияние многих случайных факторов, в результате чего часто носят вероятностный характер.

Основными объектами, подлежащими изучению в теории массового обслуживания, являются закономерности поступления требований (входящий поток) и характеристика их обслуживания. При этом задача заключается в определении условий взаимодействия между потоком поступающих требований и их обслуживанием, в установлении количественных показателей процесса обслуживания. Поступление требований определяется законом распределения интервалов между ними. Но для практических целей важно знать показатель, характеризующий степень неравномерности поступления требований.

Время нахождения состава в системе расформирования состоит из времени его обработки, простоя в очереди и собственно времени роспуска. Наиболее сложным для определения является время простоя состава в ожидании расформирования.

Длительность простоя составов в ожидании расформирования зависит от длины очереди и темпа роспуска.

Закон распределения времени ожидания расформирования может быть представлен как вероятность того, что время ожидания будет больше некоторой заданной величины t:

(1.1)

где Рп{>1} -- вероятность того, что простой в ожидании расформирования будет больше времени t при условии, что в момент поступления поезда в очереди уже находилось п составов.

Поезд будет ожидать расформирования до тех пор, пока не будут расформированы все ранее поступившие. Вероятность того, что простой будет больше t, имеет место в том случае, если за это время будет расформировано не более п -- 1 составов, г. е.

(1.2)

где Ps(t)--вероятность того, что в течение t будет расформировано s составов (s не превышает п-1), и может быть определена по формуле

.

Подставив это значение в выражение (1.2), а последнее в выражение (1.1), получим

(1.3)

Здесь значение рп заменено согласно формуле (1.3). После упрощения данного выражения получим

Среднее время ожидания расформирования можно определять путем интегрирования по времени:

. (1.4)

При значении 0 этот несобственный интеграл имеет решение:

.

Подставив этот результат в предыдущее выражение, получим средний простой составов в ожидании расформирования:

(1.5)

Полученная формула определяет простой в ожидании расформирования для условий пуассоновского входящего потока и показательного распределения времени обслуживания, когда коэффициенты вариации интервалов прибытия поездов и времени расформирования равны единице. Для пуассоновского потока требований и произвольного распределения времени обслуживания, когда последнее может иметь коэффициент вариации, отличный от единицы (для горочного интервала он, как уже говорилось, равен 0,25-- 0,35), применяется формула Полячека--Хинчина

(1.6)

При постоянной величине горочного интервала, когда = 0, формула примет вид

(1.7)

а при показательном распределении времени расформирования, когда v = l, она имеет вид:

Из рисунка 1.2 видно, что длительность ожидания возрастает с увеличением уровня загрузки горки р и коэффициента вариации горочного интервала vГ. С уменьшением колебаний величины горочного интервала снижается время ожидания расформирования. Полученные формулы определяют общее время ожидания расформирования. Однако для решения технологических задач этого недостаточно, надо определить простой составов на путях прибытия и по неприему станцией. Простой составов в ожидании расформирования зависит от мощности горки, уровня ее загрузки, числа путей в парке прибытия.

На продолжительность простоя составов влияет также длительность обработки составов, но этот фактор будет учтен позже.

Простой составов образуется из двух частей. За счет составов, находящихся в парке прибытия, число которых меняется от 1 до т -- 1, и за счет составов, поступающих в интенсивные периоды на освобождающиеся (т 1) пути. Соответственно закон распределения времени ожидания на путях прибытия может быть представлен выражением, состоящим из двух частей:

.

После преобразования это выражение получит вид:

.

Отсюда длительность простоя составов на путях прибытия определим итерированием всего выражения по времени

.



Рисунок 1.2 Зависимость величины простоя составов в парке прибытия от уровня загрузки горки и коэффициенты вариации горочного интервала

Оба несобственных интеграла вычисляются путем замены переменных и преобразования их к виду интеграла от гамма-функции. В итоге получим следующее выражение среднего времени простоя составов на путях прибытия:

(1.8)

Второе слагаемое определяет часть простоя, который образуется за счет поступления поездов в интенсивные периоды на т-- 1 путей.

Выражение (2.8) может быть упрощено и представлено в следующем виде

(1.8а)

Время задержки поездов по неприему станцией определится как разность между общим ожиданием и ожиданием на путях парка прибытия.

(1.9)

Из полученных зависимостей видно, что с увеличением числа приемных путей т простой составов на путях прибытия увеличивается за счет сокращения задержек по неприему станцией.

Итак, при пуассоновском потоке требований и показательном распределении времени обслуживания (расформирования) время ожидания расформирования, определяемое по формуле (1.5), в зависимости от числа путей делится на ожидание на путях прибытия (1.8 а) и на подходе к станции (1.9) в случае задержки по неприему.

Для произвольного распределения времени расформирования общее время ожидания определяется формулой (1.6), которая отличается от формулы (1.5) множителем , который для процесса расформирования имеет значение около 0,6 Умножив на выражение и составные части общего ожидания, можно приближенно получить среднее время ожидания на путях прибытия и на подходе к станции для условий произвольного распределения времени расформирования, т. е.

(1.10)

(1.11)

При этом погрешность будет невелика, так как общий простой определяется точно по формуле (1.6). Для показательного распределения интервалов прибытия и времени расформирования вероятность задержки поезда по неприему станцией определится из выражения

(1.12)

Для условий произвольного распределения времени расформирования, когда коэффициент вариации меньше единицы, получить точное выражение для вероятности задержки поездов очень сложно. С уменьшением коэффициента вариации времени расформирования при том же среднем времени расформирования будет снижаться и вероятность задержки поездов. Можно предположить, что при переходе от показательного распределения к произвольному, т е. в нашем случае при снижении коэффициента вариации от 1 до 0,25 -- 0,35, вероятности задержек поездов будут уменьшаться. В связи с этим для приближенных расчетов вероятности задержек поездов при произвольном распределении времени расформирования рекомендуется применять эмпирическую формулу

(1.12a)

Практическая проверка этой формулы показала хорошую сходимость расчетных результатов с фактическими данными. При проверке сопоставлялось фактически задержанное число поездов в сутки с числом поездов, полученным расчетом с учетом формулы (1.12а). Среднее число поездов, задержанных по неприему станцией, за сутки определялось из зависимости

,

где N -- количество поездов, прибывающих за сутки.

На задержку поездов могут оказывать влияние многие факторы, однако основными являются уровень загрузки горки и количество приемных путей т.

Общая длительность нахождения состава в системе расформирования tc состоит из времени обработки состава перед роспуском to6, времени ожидания в очереди на путях и по неприему станцией и времени на расформирование tг в часах:

(1.13)

Если уровень загрузки горки выразить через среднечасовое поступление составов и величину горочного интервала, т; е. = К1Г, то формула примет вид:

(1.14)

Можно также получить среднюю длительность нахождения составов в системе как сумму времени на обработку состава tоб, на расформирование tv, простоя па путях прибытия tпр [формула (1.10)] и задержки но неприему станцией t3 [формула (1.11)].

Выше получены зависимости, увязывающие показатели переработки с интенсивностью прибытия поездов , и параметрами горки и парка прибытия , tГ, т, v, которые позволяют решать ряд задач с экономических позиций.

Снижение горочного интервала, т. е. усиление мощности горки, приводит к сокращению времени ожидания в очереди и пребывания в системе расформирования. Увеличение числа путей в парке прибытия снижает задержки поездов по неприему станцией и связанные с этим потери.

Установленные выше зависимости между основными технологическими показателями расформирования и техническими параметрами горки позволяют обоснованно решать вопросы, связанные с усилением ее перерабатывающей способности. Мощность горки, ее перерабатывающая способность характеризуются величиной горочного интервала -- временем, необходимым па расформирование одного состава. Время па расформирование каждого состава колеблется в зависимости от многих факторов: длины состава, дробности сортировки, определяемой длиной отцепов и их чередованием, маршрутами скатывания вагонов и т. д. Средняя величина горочного интервала должна быть меньше средней величины интервала прибытия (). Однако одного этого условия недостаточно. Неравномерность прибытия поездов приводит к простою составов в ожидании расформирования в периоды их сгущенного прибытия. В наступившем затем периоде разреженного подхода поездов очередь из составов, ожидающих расформирования, сокращается или устраняется полностью. Сокращение очередей будет осуществляться тем быстрее, чем больше резервы мощности горки, чем ниже уровень ее загрузки. При прочих равных условиях простой в ожидании расформирования будет тем больше, чем меньше мощность горки (чем больше уровень ее загрузки ) и чем больше колебание длительности расформирования каждого состава от средней величины (коэффициент вариации vr).

Уменьшая величину горочного интервала, мы снижаем не только простой составов в ожидании расформирования, но и сокращаем длительность процесса расформирования, т. е. снижаем общее время нахождения состава в системе расформирования. При одной и той же интенсивности прибытия поездов длительность нахождения составов в системе расформирования будет тем меньше, чем меньше горочный интервал (т. с. чем меньше уровень загрузки горки).

При неизменной интенсивности подхода поездов уменьшение горочного интервала приводит к уменьшению уровня загрузки горки, к увеличению ее резервов, позволяющих ей быстрее справляться с ликвидацией очередей составов, возникающих в периоды сгущенного подхода поездов. Однако снижение горочного интервала может потребовать определенных затрат: капиталовложений в новые устройства и механизмы и расходов на их содержание.

Для определения эффективности увеличения мощности горки надо сопоставить расходы на дополнительное ее усиление с экономией, получаемой от сокращения времени нахождения составов в системе расформирования. Сокращение времени нахождения составов в системе расформирования от уменьшения горочного интервала в часах

(1.15)

где tг, tг_у -- величина горочного интервала соответственно до и после усиления мощности горки;

tc и tc.y -- время нахождения составов в системе расформирования до и после усиления мощности горки. Если горочный интервал и время обработки брать не в часах, а в минутах и учесть, что , то формула (1.15) примет вид

(1.16)

Так, например, при суточном прибытии в расформирование N = 80 составов, коэффициенте вариации времени расформирования vr = 0,4 сокращение горочного интервала с tг = 13 мин до tг у = = 12 мин снизит длительность нахождения состава в системе расформирования на величину

мин.

Расчет показывает, что сокращение горочного интервала на 1 мин снижает простой составов в системе расформирования на 6,7 мин., из которых 1 мин за счет самого процесса расформирования и 5,7 мин за счет простоя в ожидании этой операции. На рисунке 1.3 наглядно показана зависимость снижения времени нахождения составов в системе расформирования от сокращения горочного интервала на 1 мин. Прежде всего видно, что чем больше уровень загрузки горки, тем большее сокращение времени простоя дает 1 мин снижения горочного интервала.

Наклонная пунктирная линия показывает уровень загрузки = 0,8. Превышение этого уровня загрузки приводит к резкому сокращению простоя, что указывает на эффективность увеличения мощности загруженных горок.

Рисунок 1.3 Зависимость снижения времени нахождения составов в системе расформирования от сокращения горочного интервала на 1 мин

Совершенствование технологических процессов сортировочных станций осуществляется концентрацией операций и централизацией управления ее работой. Основным элементом, выполняющим решающие операции по переработке вагонов, являются сортировочные горки, где наиболее целесообразно сосредоточить и управление оперативной работой и осуществление остальных вспомогательных операций.

От мощности горки, ее перерабатывающей способности зависит успешность всей технологии станции и количественное выражение взаимодействия с потоком поступающих поездов. Основными факторами, влияющими на перерабатывающую способность горки, являются: величина составов, подлежащих расформированию, скорость роспуска, величина интервала между окончанием расформирования одного состава и началом последующего, что зависит от степени параллельности в выполнении операций при расформировании, величина перерывов в работе горки, а для двухпутных горок также и порядок их использования, т.е. для одиночного или параллельного роспуска cocтaвов.

1.3 Повышение взаимодействия станционных парков и прилегающих участков при полной и частичной переработке вагонопотока

Принятая технология частичной переработки составов (перелом массы) отцепка или прицепка вагонов к транзитным поездам -- вызывает на сортировочных станциях значительную дополнительную маневровую работу. Действительно, типовая технология предусматривает выполнять эти операции на путях транзитных или приемоотправочных парков. Однако замена групп, пополнение или уменьшение массы или длины составов требуют сложных и длительных маневров (передачи отцепленных групп вагонов в сортировочный парк, а прицепляемых -- из сортировочного на пути транзитного или приемоотправочного парка). Поэтому, а также из-за сложности отцепки вагонов с техническими или коммерческими неисправностями (особенно, если таких вагонов несколько и они расположены в разных частях состава) составы, требующие частичной переработки, зачастую принимают в парк приема и перерабатывают на сортировочной горке при меньшей затрате времени. Но это вызывает потери перерабатывающей способности последней. Как показали наблюдения, занятие горки на 90 мин/сут операциями с транзитными поездами, требующими частичной переработки, снижает ее перерабатывающую способность для основного потока -- транзитных составов с полной переработкой примерно на 400--500 вагонов в сутки.

Существенно снизить потери при работе с транзитными составами, требующими частичной переработки, удается при организации взаимодействия ее с полной переработкой. Суть такой технологии заключается в следующем. Транзитный состав, требующий частичной переработки (изменения массы или длины, переприцепки групп и др.), не перерабатывают на путях транзитных или отправочных парков, а переставляют из парка приема на соединительный путь, уложенный в обход основной горки, и направляют его «ядро» на один из крайних путей подгорочного парка одновременно с роспуском других составов по спускным путям горки. При этом маневровую работу по отцепке групп, а также вагонов с техническими или коммерческими неисправностями выполняют, используя вспомогательное сортировочное устройство (горку малой мощности), расположенное на обходном пути. При необходимости увеличить массу или длину транзитного состава его «ядро» из парка приема направляют на один из крайних путей сортировочного парка через вспомогательное сортировочное устройство и пополняют в процессе роспуска составов с основной горки.

Схема сортировочной горки со вспомогательным сортировочным устройством для частичной переработки транзитных составов изображена на рисунок 1.4. Основная сортировочная горка 1 имеет два спускных пути 2 и 3. На ответвлении от соединительного пути 4, уложенного в обход основной горки, сооружают вспомогательную горку малой мощности 5, работающую на крайний путь 6 сортировочного парка. Укладывают также пути 7 и 8 вспомогательного сортировочного устройства. Транзитные составы, подлежащие частичной переработке, надвигают из парка приема (П) горочным локомотивом по обходному пути 4 на вспомогательную горку 5. В процессе частичной переработки на вспомогательной горке «ядро» состава направляют на крайний путь 6 сортировочного парка. Вагоны, отцепляемые от состава, направляют на путь 8, а вагоны с техническими или коммерческими неисправностями -- на путь 7. Эта маневровая работа производится без перерыва в процессе роспуска на основной горке.

При пополнении массы или состава транзитных поездов, замене групп «ядро» горочным локомотивом направляют на путь 6, а вагоны пополнения или прицепляемую группу направляют на этот же путь в процессе роспуска других составов до или после перестановки «ядра».

Весь транзитный состав с частичной переработкой в дальнейшем переставляют маневровым локомотивом, работающим на вытяжном пути, на пути парка отправления О или транзитного парка ТР. Отцепленные вагоны,

Рисунок 1.4 Схема размещения в горочной горловине вспомогательного сортировочного устройства для частичной переработки транзитных составов направленные со вспомогательной горки на пути 7 и 8, периодически сортируют на основной горке

При необходимости вспомогательное сортировочное устройство можно располагать и с левой стороны сортировочного парка. На станциях, где ведется параллельный роспуск составов и имеется три и более спускных пути, роль вспомогательного сортировочного устройства может выполнять средний спускной путь.

Частичную переработку составов выполняют поточно в тесном взаимодействии основного и дополнительного сортировочных устройств. При этом маневровые локомотивы горки и вытяжек выполняют маневровую работу, по своей структуре практически однородную с расформированием - формированием составов, требующих полной переработки.

Поскольку в парке приема полную обработку составов производят с отключением тормозов, необходимо проведение тяговых расчетов для определения режимов работы по передаче составов из парка приема в сортировочный. Наиболее трудным является случай движения по среднему спускному пути горки с большими уклонами. Определение времени прохода состава через горку нужно и для технико-экономических расчетов.

Тяговые расчеты должны учитывать тормозные усилия горочных замедлителей. Далее приводится методика расчетов для двух типов маневровых локомотивов ТЭМ2 и ТЭМ7 и следующих условий:

Приведенный расчетный профиль горки: надвижная часть - подъем 0,006 на длине 400 м, спускная часть - 0,012 на длине 400 м (высота горки 4,8 м);

Сортировочные пути: уклон в сторону вытяжных путей - 0,001 на длине 1200 м. длина состава 1000 м;

Масса состава - 2000, 3500 и 5000 т.

Тормозную силу замедлителей учитывают следующим образом. При пропуске целых составов через горку подтормаживают только 12 - 20% вагонов, т.е. при длине их 50 вагонов - от 6 до 10. поэтому в тяговых расчетах не совсем правильно принимать нормативные значения тормозной мощности замедлителей hH ь. эн. В., установленные для торможения вагонов. Обычно

hH =h - ?h

где h - средняя тормозная мощность горочного замедлителя;

?h - среднее квадратичное отклонение этой мощности.

При пропуске составов через горку надежность торможения должна быть достаточно высокой и соответствующей значению при

где -- нормативное значение мощности замедлителя, принимаемое в тяговых расчетах;

-- соответственно среднее значение и среднее квадратичное отклонение мощности замедлителя при торможении нескольких вагонов.

Известно, что

h' = nh и

где n -- число тормозимых вагонов. Коэффициент вариации тормозной мощности замедлителей близок к 0,25. Тогда Средняя мощность замедлителей, принимаемая в тяговых расчетах,

Подставляя в это выражение значения h и , получим:

При n = 6 hТЯГ = 0,93 м; при n = 10 hТЯГ = 1,04 м. Учитывая близость значений hТЯГ и hН для расчетов принимаем Переход от тормозной мощности замедлителя к удельной тормозной силе:

где l3 -- длина замедлителя.

Значение -- нормативная удельная тормозная мощность, приходящаяся на 1 м тормозной длины замедлителя.

Путь движения состава от парка приема до остановки разобьем на три части: 1) по головному вагону от парка приема до горба горки; 2) по головному вагону от горба горки до такого положения состава, когда местонахождение локомотива обеспечивает роспуск следующего состава (принято, что при этом расстояние от локомотива, находящегося на путях горочной горловины, до горба горки равно 150 м); 3) проход состава полностью на сортировочный путь (принято, что скорость подхода состава к горбу горки составляет 2 м/с). Таким образом, устанавливают нормативы пропуска составов через горку (таблица 1.3).

Реализация предлагаемой технологии при тесном взаимодействии с полной и частичной переработкой составов экономически эффективна. Пропуск каждого состава в обход спускных путей дает экономию времени примерно 4,5 мин в работе горки (табл. 28), что обеспечивает прирост переработки

где ?Г -- расчетный уровень загрузки горки;

tВАГ -- затраты времени работы горки на роспуск одного вагона.

При ?Г = 0,75, tВАГ = 0,2 мин/вагон ?N ~34 вагона/сут.

Важное преимущество рассмотренной технологии -- создание благоприятных предпосылок для автоматизации операций по частичной переработке составов.

Таблица 1.3 Нормативы пропуска составов через горку

Тип локомотива	Масса состава, т	Время движения состава (мин) по участкам	Доля состава, тормозимая замедлителями
		1	2	3	всего
ТЭМ2	2000 3500 5000	1,8 2,8 3,6	4,2 4,7 5,6	1,9 2,7 2,9	7,9 10,2 12,1	- 0,12 0,20
ТЭМ7	2000 3500 5000	1,6 2,0 2,4	4,2 4,2 4,5	1,6 2,3 2,9	7,4 8,5 9,8	- - 0,15

1.4 Совершенствование системы ЭЦ для повышения непрерывности выполнения операций

Системы электрической централизации стрелок и сигналов (ЭЦ) значительно улучшили управление технологическими операциями. Современные системы маршрутно-релейной централизации (МРЦ) с дистанционным управлением в значительной степени обеспечивают непрерывность маневровых операций. Однако и такие системы ЭЦ требуют дальнейшего совершенствования. Загрузка в процессе работы дежурных по станциям (ДСП) вследствие большого числа маневровых операций на сортировочных станциях и особенностей управления системами ЭР (МРЦ) исключительно высока, что вызывает задержки в задании на пульте ЭЦ очередных маршрутов.

Расформирование одного состава требует задания 6--8 маршрутов передвижения поезда, локомотивов и состава -- прибытие, заезд (несколько маршрутов), пропуск поездного локомотива в депо и др. Следовательно, на станциях с высокой загрузкой при поступлении в переработку, например, 120 поездов в сутки число задаваемых маршрутов составит 720--960. Практически же это число существенно больше из-за пропуска транзитных и пассажирских составов, маневров, связанных с дополнительной переработкой вагонов на горках, снабжением рефрижераторных вагонов топливом, завершением формирования составов и др. Сложность работы дежурных по постам ЭЦ в том, что поезда прибывают неравномерно в течение суток, маршруты во многих случаях можно задавать лишь последовательно, и часто они имеют срочный характер. Задержка в задании маршрута приводит к потере перерабатывающей способности станционных устройств. Дежурные по станции должны следить за окончанием того или иного передвижения, чтобы немедленно задать следующий маршрут. Уровень загрузки дежурных по постам ЭЦ

где -- соответственно число задаваемых маршрутов и среднее время заданна их дежурным;

-- соответственно число маршрутов, для которых ДСП должен определять момент окончания передвижения по показаниям пульта-табло, и среднее время контроля за движением составов (локомотивов, поездов) по маршруту;

-- время телефонных переговоров;

-- время заполнения документов и записей во вспомогательных журналах;

-- период дежурства с учетом физиологических возможностей человека.

При этом 0,2 мин; 0,6nМ; 1,5 мин; 0,25 мин; 0,1 мин на один прибывающий поезд или один формируемый состав. Лишь благодаря параллельному выполнению различных действий дежурными по станциям <1. Перерывы в работе ДСП могут не возникать 6 ч и более, в такие периоды = 1. Часто возникают ситуации, когда требуется практически одновременно задавать маршруты в разных горловинах и при этом еще вести телефонные переговоры. Тогда и возникают ошибки в работе, задержки в задании маршрутов, что влечет за собой и задержки маневров. Натурными наблюдениями установлено,, что дежурные по станциям вследствие высоких значении дополнительно увеличивают общее время маневровой работы в комплексе расформирования или формирования -- отправления примерно на 10 с/состав. Следовательно, требует решения задача дальнейшего совершенствования систем ЭЦ для повышения: уровня взаимодействия станционных устройств.

Наиболее современные системы ЭЦ (МРЦ с дистанционным управлением) влияют лишь на , существенно его снижая. Однако анализ формулы показывает, что основную загрузку ДСП определяют . Их уменьшение возможно, например, при автоматизации управления маневровой работой, и, на первый взгляд, требуется решать задачу внедрения ЭВМ для управления заданием маневровых и поездных маршрутов. Однако анализ показывает, что в современных, условиях постановка такой задачи неправомерна, так как информационное обеспечение ее вызывает существенные трудности. Дело в том, что время начала выполнения и продолжительность технологических операций в парках приема и отправления весьма неопределенны. Задание в качестве расчетных средних величин продолжительности операций повлечет за собой потери пропускной и перерабатывающей способности станционных устройств, что недопустимо. Один из этапов совершенствования системы ЭЦ -- максимальное сокращение за счет частичной автоматизации работы ДСП с помощью аппаратуры, обеспечивающей накопление различных маневровых и поездных маршрутов с последующим их автоматическим заданием. При внедрении системы ЭЦ с предварительным накоплением маршрутов (ПНМ) технология работы ДСП существенно меняется и сводится к тому, что после определения конкретного плана поездных и маневровых передвижений на возможный период он предварительно набирает эти маршруты. Дальнейшие действия ДСП носят контрольный характер. Система ПНМ должна:

§ запоминать маршруты в очередности их выполнения по предварительному набору ДСП;

§ контролировать окончание фактически выполняемых поездных и маневровых операций в пределах планируемого маршрута;

§ задавать маршруты, поступающие в память ПНМ, на аппаратуре ЭЦ.

Основные эксплутационные требования к системе ПНМ: максимальное число маршрутов, которое должно храниться в ее памяти, и максимальная продолжительность периода текущего планирования работы. Анализ показывает, что максимальное число маршрутов может быть принято в пределах десяти, а продолжительность периода текущего планирования - примерно 0,5 - 0,7 ч.

Эффективность системы ПНМ определяется, прежде всего, существенным снижением загрузки ДСП постов ЭЦ. Так как математическое ожидание одновременно задаваемых маршрутов составляет n ОДН ? 3, можно ожидать сокращения примерно в 3 раза. Соответственно сократиться с 0,9 - 0,95 до 0,4 - 0,5. важно, что наибольшее снижение уровня загрузки ДСП произойдет в периоды максимального расформирования- формирования составов, когда = 1. это улучшит условия планирования маневровой работы на сортировочных станциях и повлечет за собой сокращение интервалов между операциями. Минимальной оценкой сокращения времени нахождения вагонов на сортировочной станции с внедрением системы ПНМ является 0,1 ч.

1.5 Оценка эффективности мероприятий по наращиванию пропускной и перерабатывающей способности станций

Чтобы использовать те или иные методы наращивания перерабатывающей способности, необходима их технико-экономическая оценка и обоснование, которые основаны на технических характеристиках станций до и после проведения намечаемых мероприятий (рисунок 2.5).

По оси абсцисс зафиксированы следующие точки: , -- исходный вагонопоток; -- вагонопоток на планируемый период; и -- предельные вагонопотоки, перерабатываемые на станции без задержек поездов из-за неприема, до и после проведения мероприятий по наращиванию пропускной и перерабатывающей способности станции.

Увеличение размеров перерабатываемого вагонопотока сверх связано с ростом времени нахождения вагонов на станции и нарушениями режима поездной работы на прилегающих участках.

Возможный прирост размеров перерабатываемого вагонопотока при осуществлении какого-либо мероприятия оценивают по формуле

(1.17)

Если эксплуатационная надежность работы станции, определяемая вероятностью приема поездов без задержек на подходах, например, ?Н = 0,95, то обе точки (?Н = 0,95) и (?Н = 0,95) сдвинутся вправо, При этом ?N < ?N (?Н = 0,95). Следовательно, значение ?N является предельным, и прирост возможных размеров переработки в результате проведения мероприятия следует оценивать по формуле (2.17) как «не менее ?N»; -- технически возможный уровень загрузки станций, при котором не нарушаются условия взаимодействия станции с прилегающими участками.

В современных условиях загрузка большинства сортировочных станций близка или превышает уровень , поэтому оценка ?N -- практически реальна.

Если исходный вагонопоток превышает (см. рисунок 1.5), где >, то оценка ?N не меняется, и ее определяют также по формуле (1.18). В этом случае часть прироста переработки -- , получаемую в результате проведения мероприятий, расходуют на покрытие допущенной перегрузки станции.

Рисунок 1.5 Технические характеристики сортировочной станции: 1 -- до наращивания пропускной и перерабатывающей способности; 2 -- после проведения мероприятий

Важнейшее значение имеет оценка мер интенсификации по возможному снижению времени нахождения вагонов на станциях. Расчеты показывают, что доля затрат, связанная с изменением времени нахождения вагонов на станции, достигает 80% и более. Принципы определения ?t (см. рисунок 1.5) следующие.

Предположим, что в момент, когда закончено осуществление какого-либо мероприятия, станция перерабатывает вагонопоток (в среднем). Тогда время нахождения вагонов на ней снизится на ?t (). Если же с новым техническим оснащением станция будет работать до момента, пока переработка не достигнет , то среднесуточное значение снижения времени нахождения вагонов на станции при равномерном возрастании вагонопотока

(2.18)

При неравномерном по годам Тi - возрастании вагонопотока за период от исходного Т1 к планируемому Т2 может быть установлена зависимость Тогда

Точно определить ?t весьма сложно. Для этого необходимо знать, как долго будет работать станция с новым техническим оснащением и как при этом изменится вагонопоток. Определить ?t таким образом можно, например, в перспективных расчетах этапности развития станций, когда определены сроки перехода ее от одного технического оснащения к другому и задано изменение вагонопотока по годам.

Более простой способ, близкий к реальным условиям работы, заключается в определении ?t при вагонопотоке, равном (см. рисунок 1.5), поскольку загрузка станций обычно не менее . При увеличении вагонопотока > возрастает ?t. Следовательно, использование в расчетах ?t означает, что расчетный эффект будет не ниже фактического.

В каком бы районе станции не проводили усиление технического оснащения или совершенствование технологии, прирост перерабатывающей способности определяют по увеличению возможностей приема поездов без задержек на подходах (или по заданному уровню надежности). Например, если в районе формирования сооружен дополнительный вытяжной путь или уложен путь в отправочном парке, то прирост переработки определяется только величиной ?N комплекса расформирования, а не тем, сколько дополнительных составов может быть сформировано, например, на вновь построенном вытяжном пути или выведено на новый путь в парке отправления.

Вместе с тем снижение времени нахождения вагонов на станции ?t определяют в основном именно для того устройства, техническое оснащение которого усилено, т. е. в данном случае его устанавливают исходя из снижения уровня загрузки вытяжных путей или уменьшения времени ожидания перестановки составов из сортировочного парка в отправочный. Кроме того, усиление технического оснащения района формирования и парка отправления в определенной степени скажется и на снижении простоя вагонов в ожидании расформирования.

Правильное определение ?t существенно уточняет значение изменения затрат, связанных с осуществлением какого-либо мероприятия интенсификации работы сортировочной станции. При этом изменение приведенных расходов, связанных с временем нахождения вагонов на станции,

где -- приведенные расходы на 1 вагоно-ч нахождения вагонов на станции;

-- среднесуточный вагонопоток за расчетный период.

Укрупненную технико-экономическую оценку мероприятий можно выполнить сравнением приведенных затрат и , приходящихся на один вагон перерабатывающей способности соответственно при дополнительном сооружении новых сортировочных станций (или систем) и при реализации способов повышения пропускной и перерабатывающей способности на эксплуатируемых станциях. При этом предлагаемые мероприятия можно признать эффективными, если <.

2 Постановка задачи и обзор (анализ) выбранного научного исследования

2.1 Технико-эксплуатационная характеристика работы станции

Станция Кокчетав по основному назначению и характеру работы является грузовой станцией и отнесена к внеклассной работает на 4 направления:

Кокчетав - Астана, Кокчетав - Петропавловск, Кокчетав - Кзыл-ту, Кокчетав - Новоишимская.

Участок Кокчетав - Петропавловск - однопутный оборудован двухсторонней автоблокировкой, обслуживается тепловозной тягой.

Участок Кокчетав - Астана - двухпутный, нечетный путь оборудован двухсторонней автоблокировкой, четный путь - односторонней блокировкой. Участок электрифицирован, обслуживается электровозной тягой.

Участок Кокчетав - Новоишимская - двухпутный нечетный путь оборудован односторонней автоблокировкой, четный путь оборудован двухсторонней автоблокировкой. Участок электрифицирован, обслуживается электровозной тягой.

Участок Кокчетав - Кзыл-ту - однопутный, оборудован полуавтоматической блокировкой.

Для участка Кокчетав - Новоишимская, Кокчетав - Кызыл-ту станция Кокчетав является участковой.

На станции имеются: приемо-отправочный парк А, служащий для приема и отправления пассажирских и грузовых поездов всех направлений, имеется транзитный парк В, служащий для приема, отправления и пропуска транзитных поездов всех направлений, сортировочный парк Б, на котором производятся сортировка, накопление и отстой вагонов.

Для расформирования и формирования поездов в нечетной горловине станции имеется механизированная горка малой мощности. Сортировочная горка оборудована вагонными замедлителями. 1-ая тормозная позиция - 4 кап. На 3-ей тормозной позиции установлены 10 башмакосбрасывателей полукрестовинного типа (левый). Первая тормозная позиция интервальная - служит для создания необходимых интервалов между отцепами. Вторая тормозная позиция - пучковая - служит для регулирования скорости движения отцепами. Третья тормозная позиция - прицельная - служит для регулирования скорости отцепа на пути сортировочного парка.