Организация контейнеропотоков

План формирования вагонов

С контейнерами

Рациональная организация контейнеропотоков предусматривает наиболее экономичные пути их следования, порядок формирования поездов и вагонов с контейнерами, правильное распределение затрат на накопление грузов и контейнеров между дорогой и отправителями и сортировочной работы между контейнерными пунктами. При этом обеспечиваются: ускорение доставки грузов и сокращение оборота контейнеров и вагонов за счет снижения простоя под накоплением, числа и продолжительности сортировок; повышение переработки погрузочно-разгрузочных машин и производительности труда рабочих в связи с увеличением доли контейнеров, перегружаемых по прямому варианту без хранения на площадках, и удельного веса «ядра» транзитных контейнеров; повышение использования вместимости контейнерных пунктов; снижение себестоимости контейнерных перевозок и погрузочно-разгрузочных работ.

Система организации контейнеропотоков на сети железных дорог предполагает проведение последовательных оптимизационных расчетов по установлению:

q оптимального плана формирования вагонов с контейнерами;

q целесообразности назначения контейнерных поездов.

План формирования вагонов с контейнерами (ПФВК) рассчитывается для груженых контейнеропотоков и устанавливает категории и назначения вагонов, а также пункты сортировки контейнеров в пути следования.

В зависимости от схемы перевозки и назначения контейнеров, перевозимых на одном вагоне последние подразделяются на прямые, сборные, участковые и сборно-участковые.

Прямые вагоны могут формироваться на грузовом (ГКП) или грузосортировочном (ГСКП) пункте и следуют в адрес одной станции назначения.

Сборные вагоны включат в себя контейнеры, имеющие назначение на разные станции и следуют до одного ГСКП где производится их сортировка. Они также могут формироваться как на ГКП, так и на ГСКП.

Участковые вагоны формируются на ГКП или ГСКП и следуют в адрес нескольких станций участка (под участком понимается часть железнодорожного направления, ограниченная двумя ГСКП), где производится погрузка-выгрузка контейнеров. Фактически участковый вагон «работает» по принципу сборного поезда. По прибытии на ГКП из него выгружаются только контейнеры, имеющие назначение на данный контейнерный пункт, а остальные следуют дальше (развозятся по ГКП своего назначения). Одновременно с выгрузкой в участковые вагоны могут загружаться отправляемые со станции в соответствующем направлении контейнеры (если это предусмотрено планом формирования).

Сборно-участковый вагон отличается от участкового тем, что для пополнения комплекта в него могут загружаться контейнеры, следующие между смежными ГСКП без выполнения с ними грузовых операций на попутных ГКП участка.

Наиболее целесообразной формой организации контейнеропотоков является формирование прямых вагонов. Сборные вагоны формируются только при недостаточных (для формирования прямых вагонов) величинах суточных потоков контейнеров. Участковые вагоны следует формировать от последней станции сортировки до грузовых КП если суточные объемы выгрузки контейнеров на этих пунктах менее величины комплекта контейнеров, перевозимого на одном вагоне. При этом, если имеется возможность их пополнения контейнерами, следующими назначением на смежный ГСКП, то формируются сборно-участковые вагоны. Участковые вагоны формируются также и в случаях, когда суммарная погрузка контейнеров на ГКП в каком-либо направлении не превышает минимальной величины их комплекта на вагоне.

Термин «суточные потоки» (объемы) обусловлен нормативным сроком хранения контейнеров по отправлению на ГКП и ГСКП, определенным в одни сутки.

В качестве исходных данных для расчета плана формирования вагонов с контейнерами принимаются:

q схема полигона железных дорог с указанием на ней грузовых и грузосортировочных контейнерных пунктов;

q расчетные суточные контейнеропотоки (в условные единицах), следующие между станциями отправления и станциями назначения контейнеров;

q расчетные нормативы плана формирования – экономия от проследования контейнером без переработки через ГСКП по каждому грузо-сортировочному пункту.

План формирования вагонов с контейнерами определяется отдельно для среднетоннажных и крупнотоннажных контейнеров. Его расчет целесообразно выполнять одновременно для всей сети железных дорог, хотя методика позволяет оптимизировать ПФВК для отдельных дорог и больших полигонов.

Расчет ПФВК производится при условии соблюдения следующих основных принципов:

Ø отправление прямых и сборных вагонов допускается только при полном использовании их вместимости (разрешается лишь формирование неполнозагруженных участковых и сборно-участковых вагонов);

Ø срок хранения контейнеров на КП не должен превышать максимально допустимого, установленного соответствующими нормативными документами;

Ø при формировании вагонов не допускается перепробег контейнеров (включая и обратный пробег) с целью повысить категорию вагонов, в которых они перевозятся;

Ø не допускается понижение категории вагонов, против установленного ПФВК (приоритетность вагонов: прямые, сборные, сборно-участковые или участковые).

Несоблюдение любого из указанных условий считается нарушением плана формирования вагонов с контейнерами.

Сезонная неравномерность контейнерных перевозок приводит к необходимости расчета двухвариантного плана формирования вагонов с контейнерами: на «летний» и «зимний» периоды.

В «летний» период: с апреля-мая по сентябрь-октябрь объемы контейнерных перевозок на железнодорожном транспорте уменьшаются за счет переключения части контейнеропотоков на смежные виды транспорта (открытие навигации на реках, освобождение от ледового покрова северных морских портов, улучшение состояния автомобильных дорог). Наоборот, в «зимний» период увеличиваются размеры контейнерных перевозок по железной дороге, что приводит и к росту мощностей отдельных струй контейнеропотоков.

При расчете ПФВК учитываются среднесуточные контейнеропотоки (в условных единицах: для среднетоннажных контейнеров – в 3-тонном исчислении, для крупнотоннажных – в 20-тонном исчислении) устанавливаемые на основе прогноза для каждого из двух вариантов плана формирования. При небольших размерах погрузки контейнеров на отдельных КП в целях повышения доли прямых вагонов может рассматриваться целесообразность календарного планирования погрузки контейнеров по назначениям. Однако следует иметь в виду, что помимо положительных аспектов календарное планирование погрузки контейнеров имеет отрицательный эффект, который состоит в том, что уменьшение периодичности приема грузов к перевозке ведет к снижению качества транспортного обслуживания грузоотправителей и может вызвать отток части контейнеропотока на смежные виды транспорта.

План формирования вагонов с контейнерами имеет вероятностную оценку надежности его выполнения. В табл.1 приведены минимальные среднесуточные потоки, при которых целесообразно формирование прямых (сборных) вагонов для среднетоннажных контейнеров.

Таблица 1

Минимальные среднесуточные контейеропотоки для оценки целесообразности формирования прямых (сборных) вагонов со среднетоннажными контейнерами ( )

, дней	Уровень надежности плана формирования вагонов с контейнерами,
0,80	0,85	0,90	0,95
	14,465 5,924 3,713 2,704 2,126	15,816 6,169 3,810 2,755 2,157	17,673 6,487 3,933 2,819 2,196	20,908 7,000 4,126 2,918 2,257	42,644 9,766 5,088 3,394 2,537

Примечание: - периодичность календарного планирования погрузки;

- надежность плана формирования вагонов с контейнерами.

Расчетные нормативы ПФВК представляют собой приведенную экономию времени от проследования транзитным контейнером ГСКП без сортировки, приходящуюся на один условный контейнер, либо, что одно и то же – дополнительные приведенные затраты времени, приходящиеся на сортировку одного условного контейнера. Они определяются для каждой станции, включенной в расчет плана формирования, на которой может производиться сортировка контейнеров. Порядок определения расчетных нормативов устанавливается в зависимости от места расположения ГСКП. Кроме того, сопоставление дополнительного времени нахождения на станции вагона с контейнерами, подлежащими сортировке производится для двух вариантов основного плана формирования грузовых поездов (ОПФП): когда транзитный вагон перерабатывается на технической станции и когда он проходит ее без переработки.

При расположении ГСКП на технической станции общая приведенная экономия от пропуска вагона с контейнерами без сортировки равна , а при его нахождении на грузовой (примыкающей к технической) - . Определение величин и производится для двух случаев, когда:

ü прямой вагон с контейнерами проходит техническую станцию с переработкой согласно ОПФП ( и );

ü прямой вагон с контейнерами проходит техническую станцию без переработки согласно ОПФП ( и ).

Методика расчета ПФВК предусматривает последовательное применение 10 правил и 3 условий, с использованием которых производится определение категорий вагонов для передачи струй контейнеропотоков.

В целях ускоренного продвижения контейнеропотоков и минимизации транспортных затрат план формирования должен включать максимально возможное число назначений прямых вагонов. Поэтому на первом этапе его расчета контейнеропотоки проверяются на предмет выделения их для передачи в прямых вагонах.

Выделение таких струй производится с учетом граничных значений , выбираемых из табл.1 для задаваемого уровня надежности плана формирования вагонов с контейнерами. При этом, с учетом календарного планирования погрузки по назначениям проверяется выполнение условия:

. (1)

Если условие выполняется, то данная струя контейнеропотока однозначно включается в прямое назначение. В противном случае она оставляется без изменений и участвует в дальнейших расчетах ПФВК.

На втором этапе определяются суммарные контейнеропотоки, перемещаемые в четном и нечетном направлениях от каждого ГКП.

Данная процедура необходима в целях установления тех контейнеропотоков, которые будут перемещаться в участковых вагонах до ближайшего ГСКП. Иначе говоря, «Если общая величина контейнеропотока, передаваемого с ГКП в каком-либо направлении не превышает величины , то эти контейнеры будут грузиться в участковые вагоны» (1 правило).

Реализация первого этапа позволяет сразу же «отсечь» часть назначений с маленькими величинами контейнеропотоков и, тем самым, укрупнить струи контейнеропотоков, зарождающиеся на ГСКП.

В общем виде математическая интерпретация решения задачи на втором этапе (первая итерация) запишется следующим образом: «Для каждого ГКП суммарный отправляемый контейнеропоток в четном и нечетном направлениях проверяется по условию»:

. (2)

При его выполнении контейнеропоток данного направления перемещается в участковых вагонах до ближайшего ГСКП, обслуживающего данный участок, а сами контейнеропотоки включаются в соответствующие струи, зарождающиеся на этом ГСКП. В противном случае расчетные контейнеропотоки остаются без изменений.

Описанный выше «принцип укрупнения контейнеропотоков» справедлив не только по отношению к отправляемым контейнерам, но и к контейнеропотокам назначения.

В общем виде математическая интерпретация решения задачи на втором этапе (вторая итерация) запишется следующим образом: «Для каждого ГКП суммарный прибывающий контейнеропоток с четного и нечетного направлений проверяется по условию»:

. (3)

При его выполнении контейнеропоток данного направления перемещается в участковых вагонах с ближайшего ГСКП, обслуживающего данный участок, до соответствующего ГКП а сами контейнеропотоки включаются в соответствующие струи, следующие до этого ГСКП. В противном случае расчетные контейнеропотоки остаются без изменений.

А 2 правило гласит: «Если общая величина контейнеропотока, передаваемого с ГСКП в адрес обслуживаемого им ГКП не превышает , то эти контейнеры будут грузиться в участковые вагоны».

В процессе проведения расчетов на первых двух этапах устанавливаются обязательные назначения прямых и участковых вагонов.

Следует также заметить, что при проведении последующих расчетов необходимо постоянно возвращаться к первому и второму этапам и анализировать оставшиеся контейнеропотоки после их каждого преобразования. Так в процессе преобразований может произойти укрупнение какого-либо назначения, и оно будет удовлетворять условию (1). Наоборот, при ослаблении струй они могут «попасть» под первое или второе правила.

Оставшийся (после первых двух этапов) контейнеропоток в процессе своего продвижения должен будет пройти по крайней мере одну сортировку (поскольку все возможные прямые назначения уже выделены). Очевидно, что наиболее целесообразным будет иметь место концентрация сортировочной работы на станции, предшествующей участку, на котором расположены ГКП назначения контейнеров. Такая концентрация позволит обеспечить формирование прямых вагонов от станции сортировки до ГКП назначения. Поэтому на третьем этапе следует определить назначения сборных вагонов, удовлетворяющие общему достаточному условию, которое гласит: «Струя контейнеропотока выделяется в самостоятельное назначение сборных вагонов на ГСКП, обслуживающий рассматриваемый участок, если приведенные затраты на переработку одного контейнера на этом ГСКП меньше, чем на любом попутном ГСКП, проходимым сборными вагонами», т.е.:

, (4)

где - приведенные затраты на переработку одного контейнера на ГСКП назначения сборных вагонов;

- приведенные затраты на переработку одного контейнера на -м ГСКП на маршруте следования сборного вагона.

Наличие общего достаточного условия позволяет сформулировать еще одно правило в отношении контейнеропотоков, следующих на ГКП, для которых не выполняется условие (2), однако на конечный ГСКП их назначения имеются назначения прямых вагонов: «Струя контейнеропотока включается в имеющееся назначение прямых вагонов на ГСКП, если приведенные затраты на переработку одного контейнера на этом ГСКП меньше, чем на любом попутном ГСКП, проходимым прямыми вагонами» (3 правило).

А отсюда вытекают 4 правило: «Если суммарная мощность оставшихся контейнеропотоков в адрес ГКП, на которое формируются прямые вагоны с ближайшего ГСКП, удовлетворяет условию (2), то эти потоки направляются на данный ГСКП» и 5 правило«Если на маршруте следования контейнеропотоков до ГСКП, обслуживающего искомый ГКП, выполняется условие (2), то эти потоки включаются назначением на данный ГСКП».

Следствием 4 правила является вариант, при котором ближайший ГСКП не формирует прямые вагоны, но при усилении его струи, ее результирующая мощность удовлетворяет условию (1).

На четвертом этапе расчетов производится установление назначений сборных и участковых вагонов согласно 6 и 7 правилам:

q «Если разделение контейнеропотока, отправляемого с ГКП и не удовлетворяющего условию (2), происходит на ближайшем ГСКП, причем его составляющие удовлетворяют условию (2), то этот контейнеропоток передается на ГСКП в сборных вагонах» (6 правило);

q «Если разделение контейнеропотока, отправляемого с ГКП и не удовлетворяющего условию (2), происходит на ближайшем ГСКП, причем некоторые из его составляющих удовлетворяют условию (2), то эти составляющие передаются на ГСКП в сборных или участковых вагонах, а составляющие потоки, которые не удовлетворяют условию (2), участвуют в дальнейших расчетах» (7 правило).

На пятом этапе анализу подлежат контейнеропотоки, зарождающиеся и погашаемые на смежных ГСКП.

Дальнейшее преобразование контейнеропотоков осуществляется по правилу, которое формулируется следующим образом: «Если контейнеропотоки, зарождающиеся и погашаемые на смежных ГСКП, удовлетворяют условию (2), то они передаются либо в сборных, либо в участковых, либо в сборно-участковых вагонах» (8 правило).

А из общего достаточного условия вытекает 9 правило, которое гласит: «Если ГСКП станции распыления сборного вагона имеет наименьшие затраты на переработку контейнеров, то вагон следует до этой станции».

Дальнейшее преобразование контейнеропотоков носит характер вариантных оптимизационных расчетов.

Так, 1-е необходимое условие гласит: «Если в пути следования вагона до станции распыления имеется ГСКП с меньшими затратами на переработку контейнера, чем на самой станции распыления, то целесообразность сортировки контейнеров на этом ГСКП определяется условием»:

, (5)

где - контейнеропоток -го назначения;

- количество назначений контейнеров, перевозимых в сборном вагоне;

- количество местных контейнеров, следующих на станцию распыления;

- приведенные затраты времени на переработку одного контейнера на станции распыления, ч;

- приведенные минимальные затраты времени на переработку одного контейнера на попутном ГСКП, ч.

В противном случае сборный вагон следует до станции распыления.

Из 1-го необходимого условия вытекает 10 правило: «Если на ГСКП станции распыления сборного вагона (ст.Х) затраты на переработку контейнеров, большие, чем на каком-либо попутном ГСКП (ст. Y), то сортировка части дальнего потока (Z) на ближнем ГСКП оправдана в случае когда:

ü не изменяется категория вагона, следующего на дальний ГСКП (ст.Х);

ü на ближнем ГСКП (ст.Y) имеется возможность формирования прямых вагонов на ст.Z».

И, наконец, на заключительной стадии расчетов условие выбора станции распыления сборного вагона в общем случае записывается следующим образом (2-е необходимое условие): «Если контейнеропоток многоструйного назначения может проследовать без переработки один и более ГСКП, то выбор станции распыления производится на основе минимизации затрат контейнеро-часов, рассчитываемых прямым порядком по каждому возможному варианту сортировки контейнеров»:

. (6)

В этом случае целесообразно построение диаграммы контейнеропотоков, а реализация расчетов на заключительном этапе производится в графо-аналитической форме.