Основные принципы и условия взаимодействия станционных систем и подсистем

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ В РАБОТЕ ОСНОВНЫХ ОБЪЕКТОВ СТАНЦИИ МЕЖДУ СОБОЙ И С ПРИЛЕГАЮЩИМИ УЧАСТКАМИ

Основные принципы и условия взаимодействия станционных систем и подсистем

Между железнодорожными под­разделениями - станциями, участка­ми, депо, подъездными путями и т. д. в силу непрерывности рельсовых путей существуют постоянно реали­зуемые взаимосвязи. Поэтому прин­ципы непрерывности, конвейерности, поточности в технологии пере­возок имеют особенно важное зна­чение. Эти принципы реализуются в сложных, больших (в том числе и по протяженности) транспортных системах. По железным дорогам постоянно, непрерывно во времени передвигаются вагоны, локомотивы, поезда, изменяя состояние техноло­гических систем и подсистем: за­труднения, задержки в работе одних систем вызывают соответствующие изменения в других системах (стан­циях, отделениях, дорогах), хотя нередко их разделяют большие рас­стояния.

В работе сортировочных станций существуют постоянные технологи­ческие и информационные взаимо­связи между объектами: входными и выходными участками, парками, сортировочными устройствами, бригадами ПТО, ПКО и т.д. Тех­нологические процессы этих объек­тов не всегда согласованы, что при­водит к задержкам обработки ва­гонов и составов. Например, произ­водительность бригад ПТО и СТЦ может не соответствовать интенсив­ности поступления поездов в пере­работку, вследствие чего возникнет простой в ожидании обработки по прибытии. Состав может быть под­готовлен к роспуску и простаивать в его ожидании, если сортировочная горка не освободилась от расформи­рования ранее прибывших и подго­товленных к расформированию по­ездов. Подобные простои, которые принято называть межоперацион­ными, возможны практически перед выполнением любой технологичес­кой операции. В общем времени нахождения вагонов на станции межоперационные простои состав­ляют от 40 до 50% и более.

С технологической точки зрения межоперационные простои нежела­тельны и надо стремиться их лик­видировать. Однако экономически это не всегда оправдано, поскольку требует значительных затрат на увеличение перерабатывающей спо­собности объектов станции. Поэто­му за оптимальную величину про­стоя вагонов должна быть принята величина, соответствующая опти­мальному варианту технологии и технического оснащения станции, т. е. t_опт = t_iпри котором комплекс­ный критерий эффективности, при­нятый для сравнения вариантов, имеет минимальную величину.

В оперативных условиях задачей управления станционными процесса­ми является всемерное ускорение выполнения операций, сокращение межоперационных простоев и обще­го простоя вагонов в целом. Однако сокращение простоя вагонов на станции не должно приводить к ухудшению показателей работы других систем транспорта. Напри­мер, сокращение времени нахожде­ния вагонов на станции не должно приводить к снижению участковой скорости на прилегающих к станции участках. Принципы системного, комплексного подхода к работе транспортных систем являются главными. В конечном итоге улуч­шение работы станции, сокращение простоя вагонов должно способст­вовать улучшению качественных по­казателей работы отделения, доро­ги, сети, т. е. улучшению работы систем большей размерности.

Теория взаимодействия изучает технологические процессы в парках сортировочных станций во взаимо­действии друг с другом, пропускной способности и графиком движения поездов на прилегающих участках и направлениях.

В пятидесятых годах в трудах профессоров И. Г. Тихомирова и А. И. Платонова были сформулиро­ваны требования к перерабатывающей способности сортировочных станций, исходя из обеспечения пе­реработки поездопотока по перио­дам суток. Эти требования получи­ли название «условий взаимодейст­вия» основных парков станции меж­ду собой и с прилегающими участ­ками. В последующие годы взаимо­действие станционных процессов стали изучать на основе современ­ных математических методов (тео­рии массового обслуживания, тео­рии надежности) с обоснованием оп­тимальных вариантов технологии и перерабатывающей способности сортировочных станций. Для этого эффективно используются также ал­горитмы и программы моделирова­ния станционных процессов на ЭВМ.

Основные условия взаимодейст­вия станционных процессов могут рассматриваться применительно к различным отрезкам времени, одна­ко целесообразней сформулировать эти условия применительно к суточ­ному периоду, для которого разра­батывается график движения поез­дов. При этом следует устанавли­вать уровень загрузки основных устройств станции и резерв пропуск­ной и перерабатывающей способ­ности. Условия взаимодействия станционных процессов выразим в виде следующих зависимостей.

1. Темп расформирования поез­дов в подсистеме ВхУ-ПП-Г по техническим и технологическим воз­можностям должен опережать за расчетный период времени - сутки периода максимальных перевозок – темп их прибытия: N^с_пр< N^с_р. Тогда суточный резерв перерабатывающей способности:

∆n_p = N^с_р - N^с_пр; ∆n_p>o, (10.1)

где N^с_р - число поездов, которое способ­на переработать сортировочная горка за сутки; N^с_пр - число поездов, прибываю­щих в расформирование за сутки;

N^с_р и N^с_пр должны быть приведены к сопоставимому виду, например, через среднюю величину состава поезда.

Резерв перерабатывающей спо­собности, который соответствует оптимальному варианту взаимодей­ствия станционных процессов:

при этом Е_i= min является опти­мальным.

Коэффициент загрузки сортиро­вочного устройства за расчетный период времени:

(10.2)

где β_р – коэффициент резерва перераба­тывающей способности горки.

Коэффициент резерва перераба­тывающей способности в связи с колебанием суточных размеров пе­рерабатываемого поездопотока в течение года изменяется от некото­рой минимальной величины при наибольших размерах поездопотока до максимальной при наименьшем поездопотоке: min β_р → max N_пер; max β_р → min N_пер.

Оптимальный резерв устанавли­вается как средневзвешенная вели­чина при всех градациях размеров движения по варианту взаимодейст­вия станционных процессов, соот­ветствующему условию.

Исходя из условия (10.2) при разработке вариантов технологии и развития сортировочных станций на горочный технологический интер­вал накладывается ограничение:

где – горочныйтехнологический ин­тервал без учета времени на окончание формирования поездов, ч; – время за сутки, затрачиваемое по рассматри­ваемому варианту на окончание форми­рования поездов с использованием гор­ки, ч; ∑T-время на профилактический осмотр устройств АТС на горке с пре­кращением роспуска и на роспуск местных передач, ч; max N_п - наибольшие размеры поездопотока за сутки..

Коэффициент загрузки горки мо­жет быть рассчитан также через горочный технологический интервал t_г, определенный с учетом времени на окончание формирования поез­дов и другие операции:

где г_р - интенсивность потока поступаю­щих в расформирование поездов, поез­дов/ч.

2. Темп окончания формирова­ния составов поездов и их переста­новки в ПО за расчетный период времени - сутки периода максималь­ных перевозок - по техническим и технологическим возможностям подсистемы Г-ПФ-ВФ должен опе­режать темп их накопления:

(10.3)

Суточный резерв перерабатывающей способности каналов по окончании фор­мирования поездов аналогично условию взаимодействия (10.1):

где N^c_оф – число составов, которое может быть сформировано и переставлено в ПО в течение суток на вытяжных путях; N^c_н – число составов, накопившихся в течение суток.

Оптимальный резерв перераба­тывающей способности каналов по окончании формирования и переста­новке составов поездов при котором Е_i= min.

Оптимальные резервы по рас­формированию поездов на горке и по окончанию формирования на вытяжных путях устанавливаются в процессе расчетов по взаимодейст­вию станционных процессов с уче­том взаимного влияния подсистем ВхУ-ПП-Г и Г-ПФ-ВФ. С этой целью разрабатывается общий для сортировочной системы граф вари­антов.

Исходя из условия (10.3) на тех­нологический интервал перестанов ки составов (интервал вывода со­ставов из парка формирования) на­кладывается ограничение:

(10.4)

где ∑T ̀– продолжительность занятия вытяжных путей за сутки операциями, не связанными с окончанием формирова­ния и перестановкой составов, ч; max N^с_н – максимальные размеры накоп­ления составов за сутки.

Средний интервал перестановки составов рассчитывается по фор­муле

где – средневзвешенная величина цик­ла операций по окончании формирова­ния и перестановке составов сквозных, групповых, сборных, передаточных по­ездов; М – число параллельно работаю­щих каналов (локомотивов) по оконча­нии формирования и перестановке со­ставов.

Средневзвешенная величина цик­ла

где N_o, N_д, N_сб, N_п – число формируемых одногруппных (сквозных и участковых), двухгруппных, сборных и передаточных поездов; Т_цо, Т_цд, Т_цсб, Т_цп – циклы опе­раций по окончании формирования со­ответствующих категорий поездов; рас­считывается по формуле (8.11).

или

где - коэффициент резерва перераба­тывающей способности каналов по окончанию формирования поездов.

Оптимальный коэффициент ре­зерва определяется по такому ва­рианту взаимодействия станцион­ных процессов, для которого кри­терий эффективности имеет лучшие по сравнению с другими вариантами значения.

Коэффициент загрузки каналов по окончанию формирования соста­вов, кроме того, определяется:

где r_ф – интенсивность потока накапли­вающихся составов поездов.

3. Темп вывода поездов из ПО за расчетный период времени - сутки периода максимальных перевозок - должен опережать темп их поступ­ления в ПО: N^о_с< N^о_вк, или суточный резерв пропускной способности с учетом ее использования другими категориями поездов для вывода поездов из ПО составляет:

где - пропускная способность выход­ных участков из ПО; – число поездов, поступающих в ПО и отправляющихся из ПО.

Обеспечение является необходимым условием эксплуатации сортировоч­ных станций. Выполнение этих ус­ловий обеспечивается совершенство­ванием схем и путевого развития станций, внедрением современных средств АТС и вычислительной тех­ники, использованием более мощ­ных локомотивов, внедрением прог­рессивных методов технологии, пла­нирования, управления, отыскания новых резервов, развитием пропуск­ных и перерабатывающих способ­ностей станций и участков.

Работа сортировочной станции с отказами - результат неудовлетво­рительного взаимодействия станци­онных процессов, нарушения осно­вных принципов и условий, обеспечи­вающих нормальные режимы выпол­нения технологических процессов.