Режимы функционирования парков по приему, обработке и отправлению поездов

Приемо-отправочные парки участковых и других типов станций, также как и станции в целом, необ­ходимо рассматривать в качестве больших технологических систем с входами и выходами (прием и от­правление поездов), нагрузкой - по­током поездов N(t), некоторой тансформацией потока в системе в процессе технологической и инфор­мационной обработки бригадами ПТО, ПКО и работниками СТЦ. Функционирование парков происхо­дит в режиме реального времени. Работа бригад, технологических звеньев рассматривается как обслу­живание транспортного потока, а бригады ПТО и параллельно рабо­тающие работники ПКО и СТЦ (технологические звенья)-с позиций теории больших систем как каналы обслуживания. Сами по себе техно­логические операции-прием, обра­ботка, отправление поездов-рас­сматриваются как фазы обработки (обслуживания). Поскольку прием, обработка, отправление поездов носит массовый характер, техноло­гические системы парков и станций в целом являются системами мас­сового обслуживания (СМО). В об­служивании участвуют одна или больше бригад (каналов) ПТО, одно или больше технологических звеньев (каналов) СТЦ. Отдельные парки, а тем более станции в целом, являются многоканальными систе­мами, и учитывая, что последова­тельно по потоку происходит не­сколько технологических операций, эти системы являются многофазо­выми. По мере поступления поездов в парк они становятся как бы в очередь на обслуживание, а пути парков рассматриваются как места для постановки в очередь. Если на некоторый момент времени все пути парка окажутся занятыми, и на этот момент подошел очередной поезд, происходит задержка приема поезда. Поезд вынужден остановить­ся перед входным светофором стан­ции, а принять его смогут только после отправления очередного поез­да и освобождения пути приема.

Поезда в систему поступают через некоторые интервалы времени и т.д.,

причем любой из интервалов , поскольку при двух или более вхо­дах (подходах к парку) возможен одновременный параллельный при­ем двух (при двух входах) или

трех (при трех входах) поездов (рис. 7.10). После обработки соста­вов ПТО, ПКО, СТЦ, подачи локо­мотива, опробования автотормозов образуется последовательность мо­ментов времени и т.д., при наступлении кото­рых заканчивается весь цикл опера­ций по обработке, и эти моменты фиксируют готовность поездов к от­правлению. Для фактического от­правления необходимо, однако, чтобы выход из парка не был занят поездами более высокого приорите­та (пассажирскими, пригородными, ускоренными и т. д.). Учитывая это, действительные моменты времени отправления поездов, как правило, не совпадают с моментами и т.д. готовности к отправлению. Это несовпадение определяется еще и тем, что поезда отправляются по ниткам графика движения поездов, и моменты го­товности по обработке могут насту­пать раньше (в нормальных усло­виях) или позже времени графико­вой нитки (сбои в обработке), и тогда поезд отправляется на сле­дующую нитку графика.

Таким образом, отправление поездов происходит по истечении некоторых интервалов времени и т.д., а время простоя поездов на станции и т.д. определяется разностью календарных мо­ментов времени отправления и при­бытия поездов. Эти простои обычно фиксируются на графике исполнен­ного движения поездов ДНЦ, в журнале ДСП, и при наличии АРМ в памяти ЭВМ по всем категориям поездов могут быть выданы итого­вые данные на печать за смену, сутки и т.д.

Средний простой поездов за не­который промежуток времени, на­пример за сутки, ч

,

где -число отправленных поездов за расчетный период времени.

В общем виде стоянка транзит­ного поезда на приемо-отправочном пути станции определяется, ч

где - время простоя в ожидании технического и коммерческого обслужи­вания, ч; ; ; - соот­ветственно время технического (коммер­ческого) обслуживания с учетом времени на опробование автотормозов и время обработки документов оператором СТЦ (принимается максимальное значение из двух величин), ч; - время ожидания отправления, ч; .

Интенсивность подвода поездов в приемо-отправочной парк может определяться интервалами подвода или интенсивностью (темпом) поступления поездов в единицу вре­мени r (например, в час). Интенсив­ность обработки (обслуживания), в свою очередь, может однозначно определяться временными характе­ристиками-интервалами , по истечении которых объявляется го­товность составов к отправлению в связи с окончанием работ бригадами ПТО, ПКО, СТЦ. Кроме того, интенсивность обработки характе­ризуется темпом или в целом по всем каналам составов поездов в единицу времени.

Если анализировать динамику изменения простоя составов, то это изменение (рост простоев, сокраще­ние, в том числе до технологической нормы) будет определяться соотно­шением интервалов на входе и вы­ходе парка (для парка в целом) или, для любой фазы обработки (обслу­живания) составов соотношением интервалов между поступающими в обработку и обработанными составами. В любом случае для пар­ка в целом и для отдельной формы обслуживания будет иметь место различная динамика изменения простоя - от технологической нормы времени на обработку max до некоторого увеличенного значе­ния, складывающегося из техноло­гического времени и времени ожи­дания (рис. 7.11). В течение некото­рого периода времени средний интервал поступления поездов ( ) был больше, чем средний интервал их отправления ( ) или средний темп поступления поездов ( ) был меньше, чем темп их обслуживания т.е. в этом периоде выполня­лись соотношения:

Время обслуживания каждого поезда в периоде (t₁, t₂,, t₃,, t₄,) хотя и не было строго одинаковым, темп работы каналов ПТО, ПТК, СТЦ соответствовал или несколько опе­режал темп поступления поездов. Выполнялся стационарный режим работы при технологических пара­метрах подготовки поездов в рейс.

В течение периода Т₂ выполня­лись следующие соотношения ин­тервалов и темпов (см. рис. 7.11):

(7.11)

т.е. имел место переходной режим работы, когда увеличивались прос­тои из-за несоответствия интенсив­ности прибытия поездов интенсив-ностям их обработки и отправления. При длительной работе в этом ре­жиме может произойти полное за­полнение приемо-отправочных пу­тей поездами с возможной их за­держкой на подходах к станции, с образованием сбоев, отказов в пропуске поезд опотока. В этом периоде простои в ожидании выпол­нения последующих операций( ) увеличивались, а общее время простоя, начиная с шестого по оче­редности поступления поезда, уже составляло , седьмого причем и т. д. В течение периода вновь устано­вился стационарный режим работы, хотя в среднем в течение периода выполнялись соотношения:

Рисунок 7.11 – Диаграмма изенения простоя поедов в приемо-отправочном паркестанции при соблюдении правила «первым пришел – первым обслужен»

В этом периоде увеличенные дополнительные простои поездов, образовавшиеся в течение предыду­щего режима работы, стабилизиро­вались ,а общий простой каждого из прибывших в это время поездов состоял из значения , и т.д.

Работа приемо-отправочного парка может выйти из этого режима только через переходной режим работы. Если далее вновь устано­вится соотношение интервалов и темпов по выражениям (7.1), то простои вновь начнут возрастать. На рис. 7.11 показан период Т₄, в котором возросшие ранее простои стали уменьшаться за счет установ­ления соотношений интервалов и темпов:

Однако этот режим удерживается непродолжительное время. Далее вновь устанавливается соотношение интервалов и темпов в соответствии с переходным режимом, когда вы­полнялись соотношения (7.1), в ре­зультате чего простои вагонов стали увеличиваться (см. рис. 7.11).

Состояние приемо-отправочного парка на некоторый начальный момент времени t₀ можно опреде­лить как N(t₀), причем это состоя­ние выражается вектором-столбцом возможных состояний:

,

т. е. в системе приемо-отправочного парка и на подходах к нему может находиться 0 (приемо-отправочный парк свободен), 1, 2,..., т поездов, причем т поездов соответствует состоянию, когда все приемо-от-правочные пути заняты поездами, а состояние ( )-когда при заня­тых путях п поездов задерживается на подходе к парку. Вектору-столб­цу состояний соответствует вектор-столбец вероятностей этих состоя­ний, т.е.

.

причем

.

Таблица 7.1. Матрица вероятиостей состояний приемо-отправочного парка

Рассматривая работу приемо-отправочного парка за период вре­мени Т, его состояние уже будет определяться матрицей состояний, представленной в табл. 7.1. В таб­лице приведена совокупность веро­ятностей всех возможных состояний приемо-отправочного парка в тече­ние периода Т. Матрица состояний отражает динамический характер взаимодействия процессов, происхо­дящих в системах при различных соотношениях между интенсивнос-тями входящего потока поездов, его обслуживания и отправления.

Таблица 7.1 Матрица вероятностей состояний приемо-отправочного парка

N(T) N(T0)				…				…
				…				…
				…				…
				…				…
.	.	.	.	…	.	.	.	…	.
.	.	.	.	…	.	.	.	…	.
.	.	.	.	…	.	.	.	…	.
				…				…
				…				…
				…				…
.	.	.	.	…	.	.	.	…	.
.	.	.	.	…	.	.	.	…	.
.	.	.	.	…	.	.	.	…	.
				…				…

Конкретные значения элементов матрицы могут быть рассчитаны при известных распределениях вхоящего потока и времени его обслуживания. Так, например, не­редко имеет место распределение входящего потока и времени обслу­живания по закону Эрланга, плот­ность которого выражается

,

а функция распределения имеет вид

, (7.2)

где К-параметр распределения; (отношение квад­рата математического ожидания случайной величины к дисперсии этой величины).

Функция распределения (7.2) принимает вид:

при K=1;

при K=2;

при K=3;

при K=4;

Элементы матрицы состояний приемо-отправочного парка при эрланговском распределении вхо­дящего потока и эрланговском времени обслуживания рассчитыва­ются по формуле

(7.3)

где T- период времени, в течение кото­рого в систему поступает п поездов.

Так, например, при интенсив­ности входящего потока r = 2 поезда в час, параметре К = 2 вероят­ность того, что в систему поступит в течение периода Т= 1,5 ч не более трех поездов (0, 1, 2, 3), по формуле (7.3) составит сумму Р_о + Р₁ + :

;

;

;

.

Сумма этих вероятностей соста­вит 0,744, т.е. из каждой тысячи периодов по 1,5 ч в 744 случаях в систему будет поступать не более трех поездов при средней интенсив­ности прибытия 2 поезда в час. При управлении процессами в приемо-отправочных парках необходимо в периодах сгущенного поступления поездов (период Т₂) на рис. 7.11) организовать их интенсивную обра­ботку и отправление. В этом пери­оде, однако, интенсивность поступ­ления поездов больше интенсивности их обслуживания и отправле­ния , в связи с чем с каждым поездом идет приращение простоя на величину . Например, при поезда в час и при поездов в час с каждым по­следующим поездом простой в пар­ке будет прирастать на величину

ч. Если сгущение поступления поездов происходит в течение периода Т₂ при интенсив­ности , то дополнительный прос­той, ч, увеличиваясь с каждым при­бывающим поездом, для последнего из числа сгущенного поступления поездов составит

(7.4)

Так, например, для принятых значений поезда в час и поездов в час и при периоде Т₂ = 2 ч дополнтельный простой для шест­надцатого поезда, прибывшего в сгущенной пачке, составит

Максимально допустимый прос­той на путях приемо-отправочного парка составит , где П-расчетное число путей в парке.

Например, при П = 8, max t = 2 ч.

При сгущенном подводе поездов, чтобы не допускать их задержки при подходах, необходимо выполнение условия

, (7.5)

где t_тех-время технологического обслу­живания поезда на приемо-отправочных путях.

Так, для условий предыдущего примера при t_тех = 0,5 ч и П = 8 ус­ловие (7.5) не будет выполнено, так как 0,5 +1,875 = 2,375 ч> = 2 ч.

Разность составляет 0,375 ч. По­скольку с каждым поездом простой в рассматриваемом примере возрас­тает на 0,125 ч, то число задержан­ных на подходе поездов составит 0,375:0,125 = 3 поезда, первый из которых будет ожидать приема на станцию 0,125 ч; второй-0,25 ч; третий-0,375 ч.

В процессе управления работой станции при вынужденном сгущен­ном поступлении поездов в течение периода Т₂ необходимо предусмат­ривать меры более интенсивной об­работки и отправления поездов и не допускать длительной работы парка в стационарном режиме (период Т₃ на рис. 7.11) с резко увеличенными простоями поездов.

У оперативного персонала-дис­петчеров на прилегающих участках и дежурных по станциям нет доста­точного времени и исходной инфор­мации анализировать выполнение условий (7.4), (7.5) и режимов рабо­ты парка. При создании автомати­зированных диспетчерских центров, когда исходная информация о коор­динатах и времени передвижения и простоя поездов снимается авто­матически с электрических рельсо­вых цепей, эти условия вместе с выработкой рекомендаций могут рассчитываться ЭВМ АРМ диспет­черов и ЭВМ АРМ дежурных по станциям в прогнозном режиме.

Если приняты меры интенсифи­кации обработки и отправления поездов до величины в течение некоторого периода Т₄ по возможности с исключением перио­да Т₃ (работа с увеличенными прос­тоями) и недопущением длительной работы в периоде Т₂, когда идет увеличение простоя и возможна за­держка поездов на подходах к стан­ции, то период снижения простоев (период дополнительной интенсив­ности процессов) можно определить исходя из следующих предпосылок. Снижение ранее возросшего про­стоя, ч, может быть определено

. (7.6)

Период времени Т₄, ч, в течение которого может быть снижен до­полнительный простой до техноло­гической нормы, можно определить, приравняв (формула 7.6) и (формула 7.5):

.

Отсюда период повышенной ин­тенсификации процессов, ч, в тече­ние которого дополнительные прос­тои будут снижены до технологи­ческой нормы, составит

.

Например, при Т₂ = 1,5 ч, поездов в час, поезда в час и поездов в час период ин­тенсивной организации обработки и отправления поездов составит

Для предотвращения полного заполнения путей приемо-отправочных парков и возможных задержек поездов на подходах регулирование работы станций и участков должно основываться на прогрессивных способах интенсификации обработ­ки и отправления, поездов. Если такая интенсификация невозможна из-за недостаточной производи­тельности работ при обслужива­нии поездов или недостаточного числа ниток графика по отправле­нию в рассматриваемом периоде суток, диспетчеры входных участков должны применять меры регулиро­вания подводом поездов на подхо­дах к станции, задерживая на необ­ходимые промежутки времени часть поездов из сгущенной пачки на обгонных пунктах или разъездах. Это даст возможность у входных и проходных сигналов избежать случайных остановок, которые снижают качество управления транс­портным потоком и безопасность движения поездов.