Теория расчета сортировочных горок для различных климатических зон

Значение вероятностных показателей Р₂ и Р₄ определяет скорость роспуска составов с горки и величину горочного технологического интервала. Влияние вероятностных показателей на горочный технологический интервал показано на рис. 10.

Рис. 10. Влияние вероятностных показателей на технологические параметры сортировочной горки

Примечание - , - соответственно вероятность докатывания отцепов до расчетной точки и вероятность разделения отцепов на разделительных стрелках; , - удельное сопротивление движению плохого и хорошего бегуна; , - время, затраченное на осаживание вагонов в сортировочном парке, отнесенное на один расформированный состав и время на окончание формирования и маневровую работу по перестановке вагонов с пути на путь в сортировочном парке; , - скорость роспуска составов с горки и горочный технологический интервал.

Вероятность докатывания отцепов до расчетной точки определяет затраты времени на осаживание вагонов в сортировочном парке. Вероятность разделения отцепов на разделительных стрелках определяет время на перестановку вагонов на правильный путь в случае «запуска» отцепов. Значения данных показателей определяют скорость роспуска составов с горки.

При увеличении значения Р₂ для заданного расчетного расстояния увеличивается высота горки, возрастают капитальные затраты на земляные работы, тормозные средства и ряд других расходов (например, по надвигу составов на горку), но уменьшается время осаживания вагонов в подгорочном парке и увеличивается перерабатывающая способность горки вследствие увеличения средней скорости движения отцепов по спускной части.

Время осаживания вагонов в сортировочном парке учитывается при определении горочного интервала, расходов на задержки поездов на подходах и на станции, а также затрат на производство операции «осаживание».

При оптимизации меняются значения показателя Р₂ и рассчитывается зависимость

. (27)

В процессе роспуска составов имеют место случаи, когда разделительная стрелка не успевает перевестись между отцепами. В результате этого отцеп попадает не на тот сортировочный путь и требуется определенное время для его перестановки. Это ведет к задержкам в работе горки и к уменьшению перерабатывающей способности. Задачей работы является определение оптимального значения вероятности неразделения отцепов на стрелках. При увеличении значения данной вероятности возникают значительные потери времени на перестановку «чужаков» на правильный сортировочный путь. При ее уменьшении снижается скорость роспуска составов.

Время, затраченное на перестановку «чужаков» на правильный сортировочный путь, отнесенное на один расформированный состав,

, (28)

где: - среднее количество отцепов в составе;

- вероятность разделения отцепов на разделительных стрелках.

Оптимизационные расчеты горочного интервала проводятся циклически:

1. Задается начальное значение вероятности разделения отцепов на разделительных стрелках (вероятностный показатель Р4) и начальное значение вероятности докатывания отцепов до расчетной точки (вероятностный показатель Р2);

2. Рассчитывается значение удельного сопротивления движению расчетной пары отцепов w₁ и w₂.

3. Определяется допустимый интервал на входе на вторую тормозную позицию.

4. Определяются параметры горки и рассчитывается допустимая скорость роспуска составов.

5. Определяется время, затраченное на перестановку «чужаков» на правильный путь сортировочного парка на один расформированный состав.

6. Определяется время, затраченное на осаживание вагонов на путях сортировочного парка, отнесенное на один расформированный состав.

7. Рассчитывается горочный технологический интервал и перерабатывающая способность горки.

9. Изменяется значение показателей Р₂ и Р₄ и повторяется весь расчет. Это выполняется до тех пор, пока не будет найдено такое значение Р₂ и Р₄, при котором Т_Г минимален или находится решение, оптимальное по экономическим показателям.

Вероятность остановки отцепов в конце второй тормозной позиции при полном использовании тормозных средств сортировочной горки (Р₅). Вторая тормозная позиция должна обеспечивать остановку отцепов в конце позиции при полном использовании ее мощности. Иначе возможно столкновение движущегося с повышенной скоростью отцепа с отцепами, остановившимися в стрелочной зоне или на путях подгорочного парка до парковой тормозной позиции. При этом могут получить повреждения вагоны и грузы, и создается опасность для здоровья и жизни людей. Поэтому расчет второй тормозной позиции необходимо вести по двум критериям: по минимальным приведенным затратам и по условию безопасности.

Так как результатом расчета является количество замедлителей на второй тормозной позиции, то оптимизацию удобнее проводить, изменяя не вероятность , а число замедлителей на позиции.

Задается количество замедлителей и по методике гл. 3 рассчитывается значение , которое они могут обеспечить, после чего рассчитываются капитальные вложения и эксплуатационные расходы. Путем изменения , определяется оптимальное, экономически эффективное количество замедлителей.

Зная значение параметров сортировочной горки, по общепринятой методике рассчитывается объем земляных работ и капитальные затраты на земляные работы и на тормозные средства, которые зависят от числа и типа вагонных замедлителей на тормозных позициях. При этом учитывается, что параметры горки зависят, как правило, не от одного, а от нескольких вероятностных показателей, и сами показатели находятся в зависимости друг от друга. Таким образом, сортировочная горка рассматривается как единая система, имеющая только одно оптимальное значение для всех взаимосвязанных параметров. Этим достигается комплексность расчета.

Общий порядок расчета следующий:

1. Задаются начальные значения вероятностных показателей (Р₁ - Р₅).

2. Устанавливается соответствие между заданными значениями показателей и соответствующими параметрами горки.

3. Рассчитываются капитальные затраты на строительство или реконструкцию горки. Определяются эксплуатационные расходы на содержание постоянных устройств и потери от задержек поездов.

4. Исследуются зависимость затрат и значений соответствующего показателя и определяются оптимальные значения вероятностных показателей и параметров сортировочной горки.

Заключение

Основные результаты и выводы по диссертационной работе состоят в следующем:

1. В диссертации разработана новая теория расчета основных параметров сортировочной горки, основанная на использовании законов распределения факторов, влияющих на процесс роспуска составов. Предложенная теория позволяет:

а) рассчитать высоту, продольный профиль спускной части, тормозные средства горки и скорость роспуска составов с учетом характера перерабатываемого вагонопотока и климатических условий, в которых работает сортировочная станция;

б) оценить полученные результаты по критерию экономической эффективности и получить оптимальные результаты;

в) оценить степень близости к оптимальным значениям параметров существующих сортировочных горок.

2. Разработаны алгоритмы и программы расчетов параметров сортировочных горок.

3. Предложены пять вероятностных показателей, достаточно полно характеризующих работу сортировочной горки. Использование при расчете предложенных вероятностных показателей позволяет выполнить комплексный расчет, учитывающий взаимосвязь параметров горки и условий роспуска.

4. Применение при проектировании сортировочных горок расчетных бегунов имеет определенные недостатки: недостаточно учитываются случайные факторы, влияющие на процесс роспуска составов, все параметры горки имеют одинаковый уровень надежности, затруднен поиск оптимального решения. Вместо расчетных бегунов предлагается использовать отцепы, характеристики которых рассчитываются с использованием распределения вероятностей удельного сопротивления движению.

5. В работе предложен новый аналитический метод расчета распределения вероятностей удельного сопротивления движению отцепов. Аналитический расчет распределений вероятностей сопротивлений позволяет прогнозировать ходовые свойства отцепов для сортировочных горок в определенных климатических зонах и заданной структурой и объемом грузопотоков.

6. Для практических расчетов разработан упрощенный метод расчета распределения вероятностей удельного сопротивления движению отцепов, в котором используются таблицы индексов, отражающие функциональные зависимости между исходными величинами, влияющими на значение удельного сопротивления движению отцепов.

7. Продольный профиль спускной части сортировочной горки, полученный с помощью предлагаемой теории, обеспечивает минимальное время скатывания при ограничении максимальной скорости входа отцепов на тормозные позиции. Уклон каждого участка с заданной надежностью обеспечивает необходимые условия движения отцепов.

8. Анализ результатов расчетов показал, что при ограниченной мощности парковой тормозной позиции, размещение стрелочной зоны и участка путей подгорочного парка минимальном уклоне позволяет повысить среднюю скорость движения отцепов и улучшить условия их разделения на стрелках. В целом, оптимальный по экономической эффективности продольный профиль спускной части горки может иметь достаточно сложный, например ступенчатый вид.

9. Участок второй тормозной позиции по условию обеспечения достаточных интервалов на разделительных стрелках должен располагаться на минимально возможном уклоне. Вследствие этого, уклон данного участка должен рассчитываться по вероятности трогания остановленного отцепа с места и освобождения им вагонного замедлителя.

10. При расчете скоростных участков целесообразно принять в качестве норматива нулевое значение удельного сопротивления движению хороших бегунов. В этом случае вероятность превышения отцепами допустимой скорости входа на вагонные замедлители не будет равна нулю, но ее значение в любом случае будет в несколько раз меньше, чем при проектировании по существующим нормам. Это значительно повысит безопасность расформирования составов на сортировочных горках, увеличит надежность и срок службы вагонных замедлителей.

11. Путем изменения в определенных пределах вероятностных показателей рассчитываются варианты сортировочной горки, которые сравниваются по критерию экономической эффективности. Часто изменение отдельных показателей не ведет к значительному изменению приведенных затрат. В этом случае устанавливается зона равноэкономичных решений.

12. Оптимизация путем сравнения всех возможных вариантов горки требует большого объема вычислений. Поэтому в работе поиск оптимального решения проводился по определенному алгоритму.

13. Большое влияние на скорость роспуска оказывает мощность парковой тормозной позиции. Оптимальная скорость роспуска определяется с учетом ее зависимости от числа парковых вагонных замедлителей.

14. Применение разработанной теории комплексного вероятностного метода расчета позволит снизить затраты на строительство и эксплуатацию сортировочной горки. Снизятся простои поездов на подходах к сортировочной станции и на станции в ожидании расформирования. Снижение простоя составов составляет около 2000 часов в год.

15. По предлагаемой теории выполнены расчеты ряда сортировочных горок Западно-Сибирской железной дороги. Результаты расчетов показали возможность увеличения перерабатывающей способности сортировочных горок на 10-15 поездов в сутки.

16. Результаты работы приняты к использованию Центральной дирекцией управления движением. Результаты работы будут использованы при разработке новых технических условий проектирования сортировочных горок.

17. Использование предлагаемой теории расчета сортировочных горок позволит проектировать сортировочные горки, перерабатывающие требуемые вагонопотоки с минимальными затратами. Сортировочные горки перестанут оказывать сдерживающее влияние на работу сортировочных станций, что позволит значительно повысить эффективность перевозочного процесса железнодорожного транспорта.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

1. Бессоненко С.А. Вероятностные зависимости исходных величин для расчета сортировочных горок: тезисы доклада // Пути повышения эффективности использования подвижного состава. Гомель, 1983. С. 25-26.

2. Бессоненко С.А. Расчет параметров сортировочной горки: тезисы доклада // Пути повышения эффективности использования подвижного состава. Гомель, 1983. С 26.

3. Бессоненко С.А. Распределение вероятностей основного удельного сопротивления скатыванию отцепов с сортировочной горки: // Проблемы проектирования станций и узлов: Межвузовский сб. научных статей Гомель, 1984. С. 83-92.

4. Бессоненко С.А. Расчет продольного профиля спускной части сортировочной горки // Проблемы перспективного развития железнодорожных станций и узлов: Межвузовский сб. научных статей. Гомель, 1984. С. 69-76.

5. Бессоненко С.А. Вероятностные зависимости дополнительной удельной работы сил сопротивлений при движении отцепа по стрелочным переводам и кривым участкам пути // Проблемы проектирования станций и узлов: Межвузовский сб. научных статей. Гомель, 1984. С. 92-94.

6. Бессоненко С.А. Плотность распределения вероятностей дополнительного удельного сопротивления движению отцепов от воздушной среды // Проблемы перспективного развития железнодорожных станций и узлов: Межвузовский сб. научных статей. Гомель, 1984. С. 77-81.

7. Правдин Н.В., Бессоненко С.А. Расчет основных параметров сортировочных горок // Проблемы развития железнодорожных станций и узлов: Межвузовский сб. научных статей. Гомель, 1985. С. 81-90.

8. Бессоненко С.А. Оптимизация параметров сортировочных горок. тезисы доклада // Пути совершенствования перевозочного процесса и управления транспортом: Межвузовский сб. научных статей. Гомель, 1985. С. 379-380.

9. Бессоненко С.А. Законы распределения сопротивлений скатыванию отцепов с сортировочной горки: тезисы доклада // Проблемы наращивания мощности станций и узлов. М.: 1985, вып. 765. С. 52.

10. Разработать правила и нормы проектирования сортировочных устройств / М.Н. Луговцов, В.А. Подкопаев, Н.К. Модин, В.В. Бурченков, С.А. Бессоненко // отчет по НИР. Гомель, БелИИЖТ, 1987.

11. Бессоненко С.А. Расчет высоты и продольного профиля сортировочной горки. ДЕП. в ЦНИИТЭИ МПС №4514. Реферат опубл. В РЖ ВИНИТИ «Жел. дор. тр-т» №9, 1988.

12. Бессоненко С.А. Вероятность неразделения отцепов на разделительных стрелках. ДЕП. в ЦНИИТЭИ МПС №4670. Реферат опубл. В РЖ ВИНИТИ «Жел. дор. тр-т» №5, 1989.

13. Бессоненко С.А. Информационные методы исследования сортировочного процесса на станциях: тезисы доклада // Пути технического перевооружения и модернизации железнодорожного транспорта. Гомель, 1989. С. 40-41.

14. Бессоненко С.А. Использование информационных характеристик для анализа работы сортировочных устройств: тезисы доклада // Пути технического перевооружения и модернизации железнодорожного транспорта. Гомель, 1989. С. 56.

15. Бессоненко С.А. Использование информационных характеристик для анализа работы сортировочной горки / С.А. Бессоненко, А.В. Бессоненко. ДЕП. в ЦНИИТЭИ МПС №5138. Реферат опубл. В РЖ ВИНИТИ «Жел. дор. тр-т» №5, 1990.

16. Бессоненко С.А. К вопросу оценки эффективности работы сортировочной горки с помощью информационных характеристик: тезисы доклада // Проблемы железнодорожного транспорта Сибири: Тезисы докладов научно-технической конференции, Новосибирск, 1992. С. 24.

17. Бессоненко С.А. Об информационной загрузке операторов на сортировочных горках // Совершенствование технологии и условий железнодорожных перевозок. Межвузовский сборник научных трудов. Новосибирск, 1995. С. 4-9.

19. Бессоненко С.А. Проблемы прицельного торможения на сортировочных горках // Совершенствование эксплуатационной работы в условиях реорганизации железнодорожного транспорта: Сборник научных трудов. Новосибирск, 2004. С. 80-84.

20. Правдин Н.В., Бессоненко С.А. Анализ существующих методов расчета сортировочных горок М.: ВИНИТИ, «Транспорт: наука, техника, управление», №5, 2004. С. 22-27.

21. Правдин Н.В., Бессоненко С.А. Перспективы применения закрытых горок в Сибири и на Дальнем востоке М.: ВИНИТИ, «Транспорт: наука, техника, управление», №7, 2004. С. 14-17.

22. Правдин Н.В., Бессоненко С.А. Расчет закона распределения вероятностей удельного сопротивления движению отцепов на сортировочной горке М.: ВИНИТИ, «Транспорт: наука, техника, управление», №3, 2006. С. 3-10.

23. Бессоненко С.А. Расчет скорости отцепов и мощности тормозных позиций сортировочной горки с использованием вероятностных показателей

М.: ВИНИТИ, «Транспорт: наука, техника, управление», №5, 2006.С. 11-16.

24. Бессоненко С.А. Комплексный расчет уклонов продольного профиля спускной части и высоты сортировочной горки по вероятностным показателям

М.: ВИНИТИ, «Транспорт: наука, техника, управление», №7, 2006. С. 12-19.

25. Бессоненко С.А. Распределение вероятностей удельного сопротивления движению отцепов на сортировочных горках // Актуальные аспекты организации работы железнодорожного транспорта: Сборник научных статей. Иркутск, 2006.С. 185-188.

26. Бессоненко С.А. Расчет распределения вероятностей удельного сопротивления движению отцепов на сортировочной горке по таблицам индексов // Совершенствование эксплуатационной работы железных дорог: Сборник научных трудов. Новосибирск, 2007. С. 103-115.

28. Бессоненко С.А. Расчет уклонов продольного профиля спускной части сортировочной горки по вероятностным показателям // Совершенствование эксплуатационной работы железных дорог: Сборник научных трудов. Новосибирск, 2007. С. 116-129.

29. Бессоненко С.А. Режимы торможения отцепов на тормозных позициях // Совершенствование эксплуатационной работы железных дорог: Сборник научных трудов. Новосибирск, 2007. С. 129-144.

30. Правдин Н.В., Бессоненко С.А. Расчет параметров сортировочной горки с учетом случайных ходовых свойств отцепов М.: ВИНИТИ, «Транспорт: наука, техника, управление», №7, 2007. С. 8-15.

31. Бессоненко С.А. Оптимизация параметров сортировочной горки по времени расформирования составов М.: ВИНИТИ, «Транспорт: наука, техника, управление», №9, 2007. С. 30-34.

32. Бессоненко С.А. Расчет сортировочных горок с использованием вероятностных показателей: тезисы доклада // Актуальные проблемы Транссиба на современном этапе. Тезисы конференции (1 том), Новосибирск, 2007. С. 61-63.

33. Бессоненко С.А. Расчет средней скорости движения отцепов на участке спускной части сортировочной горки // Совершенствование эксплуатационной работы железных дорог: Сборник научных трудов. Новосибирск, 2008. С. 31-34.

34. Бессоненко С.А. Расчет уклона второй тормозной позиции по вероятности трогания отцепа с места в случае остановки при торможении // Совершенствование эксплуатационной работы железных дорог: Сборник научных трудов. Новосибирск, 2008. С. 25-31.

35. Бессоненко С.А. Оптимизация основных параметров сортировочной горки/ Совершенствование эксплуатационной работы железных дорог: Сборник научных трудов. Новосибирск, 2008 С. 4-25.

36. Правдин Н.В., Бессоненко С.А. Определение уклонов скоростных участков и тормозных позиций на спускной части сортировочной горки М.: ВИНИТИ, «Транспорт: наука, техника, управление», №6, 2009. С. 6-10.

37. Бессоненко С.А. Удельное сопротивление движению отцепов и максимальная скорость входа на вагонные замедлители // Совершенствование работы железнодорожного транспорта: Сборник научных трудов. Новосибирск, 2009. С. 83-88.

38. Бессоненко С.А. Интервалы между отцепами на спускной части сортировочной горки // Совершенствование работы железнодорожного транспорта: Сборник научных трудов. Новосибирск, 2009. С. 75-83.

39. Бессоненко С.А. Методика расчета параметров сортировочных горок: тезисы доклада // Политранспортные системы, Красноярск, Новосибирск. 2009. С. 74-78.

40. Бессоненко С.А. Вероятностный подход к расчету сортировочных горок М.: ВИНИТИ, «Транспорт: наука, техника, управление», №3, 2010. С. 23-25.

41. Бессоненко С.А. Принципы оптимизации параметров сортировочных горок М.: ВИНИТИ, «Транспорт: наука, техника, управление», №5, 2010. С. 17-20.

Размещено на Allbest.ru