Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ исследований и практики пропуска поездов на технических станциях международных транспортных коридоров 8
1.1 Общие понятия о международных транспортных коридорах 8
1.2 Обзор отечественного опыта и исследования работы технических станций международных транспортных коридоров 12
1.3 Обзор зарубежного опыта и исследования работы технических станций международных транспортных коридоров 18
1.4 Обоснование выбора объекта исследования 20
1.4.1 Разработка классификатора технических станций по признаку видов работ с транзитными поездами 20
1.4.2 Исследование причин отклонения пропуска грузовых поездов от ГДП на станциях смены видов тяги и родов тока 25
1.5 Предлагаемые возможные методы стабилизации пропуска поездов по графику 29
1.6 Цель, задачи и методы исследования 29
ГЛАВА 2. Исследование закономерностей колебаний продолжительности основных технологических операций с транзитными поездами на станциях смены видов тяги и родов тока 36
2.1 Исследование закономерностей колебаний продолжительности простоев транзитных поездов 37
2.1.1 Основные положения технологии пропуска транзитных поездов на станциях смены видов тяги и родов тока 37
2.1.2 Исследование простоев поездов 44
2.1.3 Результаты моделирования закономерностей колебаний простоев поездов 47
2.2 Исследование закономерностей колебаний продолжительности технического обслуживания транзитных поездов работниками ПТО вагонов 52
2.2.1 Исследование продолжительности технического обслуживания транзитных поездов 53
2.2.2 Результаты моделирования закономерностей колебаний продолжительности ехнического обслуживания транзитных поездов 54
2.3 Исследование закономерностей колебаний продолжительности простоев поездных локомотивов по обороту 56
2.3.1 Исследование продолжительности простоев поездных локомотивов по обороту 57
2.3.2 Результаты моделирования закономерностей колебаний простоев поездных локомотивов по обороту 60
2.4 Исследование закономерностей колебаний продолжительности простоев поездных локомотивов под техническим обслуживанием на ПТОЛ 62
2.4.1 Исследование продолжительности простоев поездных локомотивов под техническим обслуживанием на ПТОЛ 62
2.4.2 Результаты моделирования закономерностей колебаний продолжительности технического обслуживания поездных локомотивов на ПТОЛ 64
2.5 Оценка результатов математического моделирования закономерностей колебаний основных технологических операций с поездами и локомотивами на станциях смены видов тяги и родов тока 65
2.6 Построение экспериментальных графиков пропуска грузовых поездов на станциях смены видов тяги и родов тока и их оценка 70
Выводы 78
ГЛАВА 3. Обоснование величины технологического резерва поездных локомотивов на технических станциях смены видов тяги и родов тока в грузовом движении 81
3.1 Исследование неравномерности и непарности движения грузовых поездов 81
3.2 Закономерности колебаний числа грузовых поездов по прибытию и отправлению по периодам различной продолжительности 85
3.2.1 Исследование неравномерности поступления поездов на станцию 86
3.2.2 Исследование неравномерности отправления поездов со станции 89
3.3 Имитационное моделирование для обоснования величины технологического резерва поездных локомотивов 91
3.4 Анализ неравномерности прибытия и отправления поездных локомотивов по периодам времени, равным технологической норме их нахождения на станции по обороту 105
Выводы 114
ГЛАВА 4. Обоснование потребности дополнительного путевого развития на станциях смены видов тяги и родов тока с применением графического моделирования 116
4.1 Построение графических моделей пропуска грузовых поездов и оборота поездных локомотивов на технических станциях по нормативным графикам движения поездов 116
4.2 Построение графических моделей пропуска грузовых поездов и оборота поездных локомотивов на технических станциях по графикам исполненного движения поездов 122
Выводы 129
ГЛАВА 5. Оценка технико – экономической эффективности разработанных методов стабилизации пропуска грузовых поездов на станциях смены видов тяги и родов тока 130
5.1 Приведение численности персонала пунктов технического обслуживания вагонов в соответствие с объемами поездной работы 130
5.1.1 Основные положения технологии обработки и обслуживания поездов 130
5.1.2 Оценка изменения показателей работы станции 131
5.1.3 Методика определения экономической эффективности приведения численности работников ПТОВ в соответствие с объемами поездной работы (основные положения) 132
5.1.4 Определение экономии расходов в результате улучшения показателей эксплуатационной работы 134
5.1.5 Пример расчетов 135
5.2 Внедрение устройств зарядки и опробования тормозов составов 138
5.2.1 Техническая характеристика устройства УЗОТ 138
5.2.2 Порядок работы УЗОТ 140
5.2.3 Технология опробования тормозов с учтом применения УЗОТ 141
5.3 Оценка эффективности инвестиций в устройства УЗОТ 142
5.3.1 Определение экономии эксплуатационных расходов 143
5.3.2 Дополнительные текущие эксплуатационные расходы 145
5.3.3 Оценка экономической эффективности затрат 147
Выводы 149
Заключение 151
Список использованных источников
- Обзор отечественного опыта и исследования работы технических станций международных транспортных коридоров
- Результаты моделирования закономерностей колебаний простоев поездов
- Имитационное моделирование для обоснования величины технологического резерва поездных локомотивов
- Построение графических моделей пропуска грузовых поездов и оборота поездных локомотивов на технических станциях по графикам исполненного движения поездов
Обзор отечественного опыта и исследования работы технических станций международных транспортных коридоров
Однако к практическому воплощению этой идеи, как составной части государственного плана электрификации, на отечественных железных дорогах приступили только в 1924 г. Первый участок отечественных дорог Баку — Сураханы (19 км) электрифицировали в 1926 г. на постоянном токе напряжением 1,2 кВ. Через три года открылось движение электропоездов на участке Москва — Мытищи (18 км) на постоянном токе напряжением 1,5 кВ. Во второй половине 30-х годов электрическую тягу ввели на участке Кандалакша — Мурманск (постоянный ток напряжением 3 кВ) [72, 75, 97].
Первой станцией смены родов тока - постоянного (со стороны Москвы) и переменного (со стороны Павельца) - стала станция Ожерелье в 1958 году. Но по окончании строительства соединительной ветви Узуново - Рыбное с электрификацией на постоянном токе участка Ожерелье – Узуново был переведен на постоянный ток для исключения устройства большего количества станций смены родов тока.
Раздельным пунктом обычно выбирают участковую (по возможности с пунктом оборота локомотивов) или сортировочную станцию с парками, специализированными по направлениям движения. При электрификации новых линий и при сложности переустройств существующих станций обычно строятся новые станции смены родов тока по специальной схеме расположения парков противоположных направлений движения, обеспечивающей наименьший пробег электровозов и минимальное число враждебных пересечений (как правило, по продольной схеме с размещением между парками локомотивного депо) [16,64, 75, 97].
Известно также техническое решение, когда между участками разных систем тока устраивают "тепловозную вставку" - небольшой не электрифицированный участок, на котором используется тепловозная тяга. Однако это приводит к удвоению простоев транзитных поездов, поскольку требуется две смены локомотивов вместо одной. При этом значительно увеличиваются эксплуатационные расходы, а участковая скорость снижается, так как тепловозы имеют меньшую мощность, чем электровозы [74, 97].
В 2002 году была подана заявка на патент от ВНИИЖТ, суть которого заключается в том, что перед отцепкой заменяемого электровоза изменяют направление движения состава и подают его в пункт прицепки другого электровоза вагонами вперед так, что последний от подающего локомотива вагон пересекает границу раздела систем тока. Для реализации данного способа станция в пункте смены родов тока со стороны каждого подхода снабжена поворотным треугольником, в вершине которого устроен тупик не короче приемоотправочного пути, а контактная сеть станции выполнена в виде изолированных друг от друга систем разного тока с разрывом или нейтральной вставкой между ними [100, 16, 75].
Станции смены родов тока требуют значительных капиталовложений, работ по удлинению приемоотправочных путей двойного питания, построения новых постов электрической централизации, железнодорожных обустройств локомотивного и вагонного хозяйства. Данные требования позволяют упростить схемы путевого развития и электроснабжения станции смены родов тока и снизить простои транзитных поездов [97, 64,16].
В настоящее время на железных дорогах РФ насчитывается 25 таких ТС. Анализ теоретических работ и практического опыта дают основание сделать вывод о том, что технические станции СВТ и РТ играют большую роль в решении проблем снижения отрицательного влияния неравномерности перевозочного процесса.
Одно из первых исследований в области неравномерности размеров движения поездов и перевозок является исследование Ф.К. Галицкого [11, 12]. Он еще в ХIХ веке отметил, что замешательства в движении оказывались тем более трудно устранимыми, что усиление дорог шло не по стройному плану для всей сети, или отдельных направлений, а зависело от случайных комбинаций, перемен направления движения грузов вследствие разности цен в портах и изменения тарифов, или от взглядов, стоящих у последнего лиц.
Влиянию неравномерности перевозочного процесса на издержки транспортного хозяйства и поиску путей е снижения были посвящены труды М.В. Земблинова, А.К. Угрюмова, В.А. Соковича, И.И. Васильева и других отечественных ученых [114, 115, 52].
В своих трудах А.К. Угрюмов подчеркивает, что одной из важнейших задач эксплуатационной науки является глубокое изучение неравномерности перевозок, и разработка на этой основе действенных мер, которые снижают неравномерность и нейтрализуют ее неблагоприятные последствия [114, 115].
В исследованиях Н.Н. Баркова [13] о сезонной и внутринедельной неравномерности грузовых перевозок на железных дорогах, подробно рассматривается ряд вопросов, связанных с сезонной, помесячной, внутримесячной и внутринедельной неравномерностью. По его мнению, борьба с причинами, вызывающими суточную неравномерность, как неритмичная работа предприятий, недостатки в планировании, снабжении и сбыте, неравномерность погрузки по назначениям, неравномерность в снабжении порожняком, перерывы в движении для ремонтных работ, позволяет вскрывать новые резервы роста перевозок и создает условия для обеспечения выполнения графика движения поездов и норм технологического процесса станций.
Результаты моделирования закономерностей колебаний простоев поездов
Если использовать небольшие резервы, недостаточные для погашения влияния возмущающих факторов, можно получить меньшие простои под операциями и лучшую загрузку инфраструктуры. Но при этом появятся сбои, которые хоть и в меньшей степени, но будут нарушать функционирование жесткой цепочки взаимосвязанных операций перевозочного процесса, что повлечет за собой затраты на содержание резервных поездных локомотивов и локомотивных бригад, а также вызовет увеличение простоя поездов и вагонов из-за опозданий на закрепленную нитку графика, сверхнормативные энергетические затраты и финансовые потери на выплаты штрафов грузополучателям и операторам вагонного парка в связи с нарушением сроков доставки грузов и вагонов (порожние вагоны доставляются как груз на своих осях).
На основе сбора и обработки статистических данных на станциях смены видов тяги и родов тока Свирь, Бабаево и Мараканд (принятых в качестве базовых при выполнении данного диссертационного исследования) по продолжительности простоев грузовых транзитных поездов, технического обслуживания таких поездов работниками ПТО вагонов, простоев поездных электровозов по обороту при переменном и постоянном токе и их технического обслуживания на ПТОЛ, математического моделирования определены законы распределения и показатели - математическое ожидание, среднее квадратическое отклонение, дисперсия и коэффициенты вариации.
Для учета неравномерности продолжительности основных технологических операций на станциях СВТ и РТ для стабилизации движения поездов по графиковым расписаниям предлагается увеличивать нормативную продолжительность указанных технологических операций на величину, равную 1,5 значения среднего квадратического отклонения.
Исходя из положений теории вероятностей и предшествующих исследований, можно сделать вывод, что в результате простои транзитных поездов не превысят увеличенную норму в 95% случаев. Такая надежность уровня выполнения технологических операций вполне приемлема для стабилизации пропуска грузовых поездов по графику на технических станциях. Исследование неравномерности и непарности движения грузовых поездов Отрицательное влияние неравномерность перевозочного процесса при перевозке грузов оказывает не только на качество транспортного обслуживания грузовладельцев, но и на показатели эксплуатационной деятельности железных дорог [11, 12, 15, 46, 103]. Колебания величины интервала поступления поездов на станции переработки приводят к возникновению межоперационных простоев, неравномерной загрузке маневровых средств, к необходимости создания излишних резервов производственной мощности (пропускной и перерабатывающей способности объектов инфраструктуры и парков подвижного состава), привлечению дополнительного эксплуатационного персонала.
Неравномерность перевозочного процесса на железнодорожном транспорте является объективным фактором. Истоки неравномерности зарождаются вне транспортного процесса, поскольку колебания объема перевозок неразрывно связаны с процессами производства, объм и ритмичность предъявления отправки к перевозке также определяются владельцем груза и, поэтому, не могут быть полностью устранены силами только транспортников.
Другая причина неравномерности перевозочной работы создатся непосредственно спецификой работы железнодорожного транспорта. Железнодорожная перевозка осуществляется, как правило, только когда масса или длина грузового состава достигнут установленной нормы, то есть время завершения накопления является случайной величиной. Кроме того, процессы перемещения грузов и вагонов состоят из последовательности технологических операций, продолжительность выполнения которых также существенно варьируется в различных эксплуатационных условиях.
Для снижения потребности в подвижном составе и путевом развитии станций, в условиях объективно существующей неравномерности движения поездов, в концепции, утвержднной ОАО «РЖД», предлагается организация движения грузовых поездов по расписанию. Однако, даже равномерный подход поездов с разных направлений к узловой станции не приводит к автоматическому обеспечению равномерного потока поездов на следующем после узла направлении.
Существенными факторами являются неравномерность размеров движения грузовых поездов и их непарность как по суткам (являются периодами сменно-суточного планирования эксплуатационной работы, включая прикрепление поездных локомотивов к ниткам графика), так и по 6-и и 4-х - часовым внутрисуточным периодам (являются периодами текущего планирования).
Эти факторы определяют то необходимость подсылки на станции смены и оборота поездных локомотивов резервом со станций депо приписки - при их недостатке, то, напротив, отправления лишних поездных локомотивов резервом на эти станции – при их избытке. Нередко наблюдается встречный резервный пробег поездных локомотивов на участках.
Неравномерность и непарность размеров движения грузовых поездов на участках по указанным внутрисуточным периодам присутствует и в нормативных графиках движения поездов. Эти факторы непосредственно влияют на продолжительность нахождения поездных локомотивов по обороту на технических станциях, в том числе на станциях СВТ и РТ. В качестве примера на рисунках 3.1 и 3.2 представлены фрагменты НГДП – прибытие и отправление поездов за сутки по станциям Свирь и Бабаево Октябрьской железной дороги; результаты анализа внутрисуточной неравномерности размеров движения по 6-и и 4-х часовым периодам представлены в таблицах 3.1 и 3.2.
Имитационное моделирование для обоснования величины технологического резерва поездных локомотивов
Анализ данных таблицы 3.11 позволяет заключить, что на девять суток из десяти может быть установлен технологический резерв равным одному локомотиву; на первые, шестые и седьмые сутки - равным шести. В другие сутки потребность в резервных локомотивах различна и колеблется от 0 до 9.
Из таблицы 3.12 вытекает, что только на вторые и шестые - восьмые сутки технологический резерв может быть установлен равным одному локомотиву; а в первые, третьи, четвертые, пятые и девятые сутки, напротив, локомотивы отправляются со станции резервом.
Данные по 6-и часовым периодам (таблицы 3.13 - 3.14) и по 4-х часовым периодам (таблицы 3.15 - 3.16) так же не позволяют сделать однозначные выводы для определения величины технологического резерва поездных локомотивов.
Анализ неравномерности прибытия и отправления поездных локомотивов по периодам времени, равным технологической норме их нахождения на станции по обороту
При данном анализе исходим из того, что прибывший с грузовым поездом локомотив на станцию СВТ или РТ может отправиться в обратном направлении со встречным поездом, как минимум, через промежуток времени, равный технологической норме нахождения локомотива по обороту на данной станции. Поэтому при имитационном моделировании процессов прибытия и отправления локомотивов определяются и сравниваются величины размеров движения по периодам, равным технологической норме, со сдвижкой времени периода отправления по отношению ко времени периода прибытия на величину, равную технологической норме.
Например, для станции Свирь, имеющей нормативное время нахождения поездных электровозов по обороту 2,11 часов, определяем размеры прибытия поездов за период с 0 ч до 2,11 ч с размерами отправления встречных поездов за период с 2,11 ч до 4,22 ч.
В процессе имитационного моделирования с использованием программного продукта Mathcad регенерируется текущее время последовательного поступления и отправления встречных поездов со станции при обоих родах тока. Производится разложение результатов расчетов по суткам и по 6-и – часовым периодам внутри каждых суток. Если при суммировании интервалов сумма выходит за границу 6 часов, то остаток превышенного интервала учитывается в следующем 6-и часовом периоде.
Количество отправленных поездов за периоды, поезд Интервал времени последовательного отправления поездов, ч Кумулятивное значение интервала времени последовательного отправления поездов от начала суток, ч
Количество поступивших поездов за периоды, поезд Интервал времени последовательного поступления поездов, ч Кумулятивное значение интервала времени последовательного поступления поездов от начала суток, ч
Количество отправленных поездов за периоды, поезд Интервал времени последовательного отправления поездов, ч Кумулятивное значение интервала времени последовательного отправления поездов от начала суток, ч
Последовательность 2,11-ти часовых периодов Количество прибывших поездов за период Количество отправленных поездов за период Количество локомотивов, отправляемых резервом за период Количество локомотивов, подсылаемых резервом за период
Последовательность 2,11-ти часовых периодов Количество прибывших поездов за период Количество отправленных поездов за период Количество локомотивов, отправляемых резервом за период Количество локомотивов, подсылаемых резервом за период
Для получения сравниваемых данных с результатами, представленными в таблицах 3.13 и 3.14, определены величины разности количества прибывших и отправившихся поездов при каждом роде тока за сутки и по 6-и часовым внутрисуточным периодам (с учетом сдвижки сравниваемых периодов времени на величину, равную технологической норме времени нахождения поездных электровозов по обороту) - представлены в таблицах 3.23 - 3.26.
Таблица 3.23 - Величина разности количества прибывших и отправившихся поездов (со сдвижкой, равной нормативному времени нахождения поездных электровозов по обороту – 2,11 часов) при переменном токе за сутки
Количество суток Количество прибывших поездов за сутки Количество отправленных поездов за сутки Количество локомотивов, отправляемых резервом Количество локомотивов, подсылаемых резервом
Величина разности количества прибывших и отправившихся поездов (со сдвижкой, равной нормативному времени нахождения поездных электровозов по обороту – 2,11 часов) при постоянном токе за сутки
Количество суток Количество прибывших поездов за сутки Количество отправленных поездов за сутки Количество локомотивов, отправляемых резервом Количество локомотивов, подсылаемых резервом
Величина разности количества прибывших и отправившихся поездов (со сдвижкой, равной нормативному времени нахождения поездных электровозов по обороту – 2,11 часов) при переменном токе за 6-ти часовый период
Последовательность 6-ти часовых периодов Количество прибывших поездов за период Количество отправленных поездов за период Количество локомотивов, отправляемых резервом за период Количество локомотивов, подсылаемых резервом за период
В результате исследований работы базовых станций СВТ и РТ Свирь, Бабаево, Мараканд и ряда других установлена недостаточность числа приемо -отправочных путей, в том числе с двойным питанием, тупиков отстоя поездных локомотивов и путей на ПТОЛ с учетом неравномерности движения поездов.
Поэтому при разработке методов стабилизации пропуска грузовых поездов по графику в диссертации исследуется наличие потребности в дополнительном путевом развитии на этих станциях с комплексным применением графического моделирования процессов пропуска грузовых поездов и поездных локомотивов по станционным путям.
Построение графических моделей пропуска грузовых поездов и оборота поездных локомотивов на технических станциях по графикам исполненного движения поездов
Коммерческий осмотр состава и устранение обнаруженных неисправностей, угрожающих сохранности груза и безопасности движения поездов, производится параллельно с контролем технического состояния и ремонтом вагонов (техническим обслуживанием).
Для сокращения продолжительности технологических операций с поездами с целью увеличения пропускной и провозной способности, улучшения качественных и количественных показателей работы станции предлагается, в частности, увеличить численность работников ПТО в смену с ЧmПТО до ЧnПТО , работников ПКО – с ЧmПКО до ЧnПКО человек.
Технологический график обработки транзитного поезда с учетом сокращения продолжительности технического обслуживания и коммерческого осмотра за счет реализации этого предложения на станции Мараканд дан на рисунке 5.1. № Наименование операций Время выполнения.ИНН Исполнители Извещение работников СТЦ, ПОТ, ДСПП, КПБ о номере, времени прибытия, пути приема поезда. ДСП, оператор при ДСП г Выход на путь приема работников, участвующих в обработке поезда Работники СТЦ, ПТО, ДСПП, ПКО
Вручение локомотивной бригаде поездных цокументоБИ предупреждений, дача сигнала отправления 5 ДСП, ДСПП, локомотивная брига
Общая продолжительность обработки 100 Рисунок 5.1 - Предлагаемый вариант графика обработки транзитных поездов со сменой локомотивов на станции Мараканд. в скобках дана продолжительность полного опробования тормозов при заполнении тормозной магистрали с использованием УЗОТ.
Время нахождения транзитных вагонов без переработки, с переработкой и местных вагонов определяется по разработанному суточному плану- графику и графикам исполненной работы станции.
В результате сравнения показателей простоев поездов и вагонов по базовой и предлагаемой технологии устанавливается, что простой вагонов транзитных без переработки сократится на tп рос часа, транзитных с переработкой - на tп рос часа,
Методика определения экономической эффективности приведения численности работников ПТОВ в соответствие с объемами поездной работы (основные положения) Определение эксплуатационных расходов Эксплуатационные расходы на железнодорожном транспорте слагаются из пяти элементов затрат:
Точное определение эксплуатационных расходов требует учета всех исходных данных за длительный период (год, квартал), что вызывает определенные трудности.
Поэтому на практике часто используют приближенные методы расчетов, основанные на определения фонда заработной платы (ФЗП), отчислений на социальные нужды (26% от ФЗП) и накладных расходов (которые для ж. д. станций составляют 50-70% от ФЗП).
Расчеты по определению фонда заработной платы представлены в таблице 5.1. (В таблице приведены штатное расписание работников станции и их заработная плата в среднем за месяц).
Определение экономии расходов в результате улучшения показателей эксплуатационной работы Эксплуатационная работа станции до внедрения новой технологии характеризовалась группой натуральных показателей, которые можно считать базовыми. После внедрения более совершенной технологии эти показатели приняли новые значения. Разница между базовыми и новыми значениями основных показателей будет показывать величину их улучшения. Эти данные представлены в таблице 5.4.
На станции Мараканд транзитные поезда принимаются на 10 путей четного парка станции. В целях минимизации затрат времени на обработку поездов на станции в четырех междупутьях имеются колонки для зарядки воздухом автотормозных систем поездов и опробования тормозов с помощью устройств УЗОТ (устройство зарядки и опробования тормозов) [111].
Работа ПТО организована круглосуточно с 4 - сменным дежурством. В состав каждой смены входят: начальник ПТО, вагонный оператор - 1, осмотрщики вагонов (автоматчики по тормозам) - 4, осмотрщики вагонов (слесари подвижного состава) - 3, осмотрщики - ремонтники вагонов - 3 человека. Продолжительность технического обслуживания одного состава составляет 60 минут.
Предложено, в частности, обоснованно увеличить численность работников ПТОВ в смену с 10 до 14, работников ПКО - с 4 до 8 человек.
Технологический график обработки транзитного поезда с учетом сокращения продолжительности технического обслуживания и коммерческого осмотра за счет реализации этого предложения дан на рис. 5.1.
Время нахождения на станции вагонов транзитных без переработки, с переработкой и местных по вариантам определено по разработанному суточному плану- графику и графикам исполненной работы станции Мараканд за 2014 год.
В результате сравнения показателей простоев поездов и вагонов по базовой и предлагаемой технологии установлено, что простой вагонов транзитных без переработки сократится на 0,5 часа, транзитных с переработкой - на 0,92 часа, местных - на 0,5 часа.
