Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ существующих исследований и технологий в области организации местных вагонопотоков 9
1.1. Характеристика местной работы в железнодорожных узлах 9
1.2. Развитие теории и практики организации местных вагонопотоков 17
1.3. Характеристика и взаимосвязь основных параметров местных поездо- и вагонопотоков 28
1.4. Постановка задачи, цель, объект и методы исследования 37
1.5. Выводы по 1 главе 40
2. Методика расчета плана формирования местных поездов на участках с одной технической станцией 42
2.1. Основные положения и исходные данные к расчету 42
2.2. Определение поэлементных затрат вагоно- и локомотиво часов 48
2.3. Последовательность расчета плана формирования местных поездов 51
2.4. Особенности расчета плана формирования при наличии дополнительных условий и ограничений 63
2.5. Выводы по 2 главе 66
3. Методика расчета плана формирования местных поездов на участках с двумя техническими станциями
3.1. Основные положения и исходные данные к расчету 68
3.2. Определение поэлементных затрат вагоно- и локомотиво часов 72
3.3. Особенности расчета плана формирования местных поездов на участках с двумя техническими станциями 74
3.4. Расчет плана формирования местных поездов совмещенным способом 78
3.5. Выводы по 3 главе 85
4. Технико-экономическая эффективность двухвариантного плана формирования местных поездов 87
4.1.Технико-экономическая целесообразность двухвариантного плана формирования местных поездов 87
4.2. Нормирование технологических операций на технической станции 94
4.3. Нормирование технологических операций на промежуточных станциях 104
4.4. Влияние двухвариантного плана формирования местных поездов на функционирование сортировочного парка 109
4.5. Выводы по 4 главе 114
5. Управление развозом местного груза в железнодорожных узлах 116
5.1.Структура и взаимосвязь органов управления местной работой в железнодорожном узле 116
5.2.Информационное обеспечение оперативного управления развозом местного груза 118
5.3.Разработка алгоритма и программы расчета оптимального плана формирования местных поездов 122
5.4,Оценка эффективности оперативного управлениям развозом местного Груза 126
5.5.Выводы по 5 главе 134
Заключение 136
Список использованных источников
- Характеристика и взаимосвязь основных параметров местных поездо- и вагонопотоков
- Определение поэлементных затрат вагоно- и локомотиво часов
- Определение поэлементных затрат вагоно- и локомотиво часов
- Нормирование технологических операций на технической станции
Введение к работе
Железнодорожный транспорт в Российской федерации имеет исключительно важное значение в жизнеобеспечении многоотраслевой экономики и реализации социально значимых услуг по перевозке пассажиров.
Следуя эволюционным методам развития, основывающимся на сочетании единых технологических принципов управления и повышении экономической эффективности деятельности предприятий, а также действуя на принципах социального партнерства, защиты интересов тружеников и укреплении социальной стабильности в трудовых коллективах, железнодорожный транспорт России последовательно продвигается по пути реформ, гарантированно решая транспортные задачи государства,
В соответствии с "Основными направлениями развития и социально-экономической политики железнодорожного транспорта на период до 2005 года" главной задачей совершенствования управления перевозочным процессом является переход к ориентированному на удовлетворение требований пользователей качеству транспортного обслуживания при достижении наиболее экономичных результатов всех составляющих технологического процесса.
В частности требуются существенные изменения в подходах к плану формирования поездов, а техническом нормировании, календарном планировании, работе станций. Необходимо обеспечить адаптацию плана формирования поездов к возросшей динамичности транспортных связей.
В свою очередь, создание ресурсосберегающих технологий железнодорожного транспорта неразрывно связано с высоким уровнем функционирования его отдельных подсистем: участков, узлов, станций и т.д. Несмотря на разнородность функций этих подсистем все их определяет ряд требований, направленных на повышение качества перевозочного процесса. Эти требования проявляются в виде системы количественных и качественных показателей, приоритетность которых также претерпела изменение при переходе железнодорожного транспорта к функционированию в режиме рыночной экономики.
При отсутствии ярко выраженных тенденций изменения процессов функционирования железнодорожного транспорта возрастает роль оперативного управления производственными элементами на базе АСУ. А это, в свою очередь, предопределило интенсивное развитие автоматизированных рабочих мест (АРМ) управленческого персонала разного уровня.
Значительные резервы повышения качества перевозочного процесса заложены в совершенствовании технологии местной работы и» в частности, в совершенствовании системы организации и управления местными вагонопотоками.
В связи с вышеизложенным ЦЕЛЬЮ ИССЛЕДОВАНИЙ является совершенствование системы оперативного управления местными вагонопотоками для ускорения • их продвижения с минимальными эксплуатационными издержками. Она реализуется посредством:
совершенствования методики расчета оптимального плана "формирования сборных, вывозных и передаточных поездов;
- создания системы функционирования железнодорожных узлов и участков по двухвариантному плану формирования местных поездов;
- организации оперативного управления местными вагонопотоками на базе автоматизации решения задачи в рамках АРМ поездного диспетчера
В качестве ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЙ рассматривается железнодорожный узел с ближними и дальними подходами, а также железнодорожные участки, ограниченные техническими станциями.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ основаны на обобщении теоретического и практического опыта по организации местных вагонопогоков и создании комплексной системы оперативного управления развозом местного груза в железнодорожных узлах и на участках с использованием теории вероятностен и массового обслуживания, математической статистики, моделирования транспортных процессов.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ днссертационнон работы состоит в комплексном подходе к решению проблемы оперативного управления местными вагонопотоками, а также в том, что впервые предложена методика организация развоза местного груза по двухвариантному плану формирования поездов, автоматизирована задача его оперативной корректировки.
РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Разработанные методы и положения использованы при совершенствовании технологии развоза местного груза на Юго-Восточной железной дороге» а также предложены ЦД МПС для включения в соответствующие Инструктивные указания.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили одобрение на заседаниях кафедры "Управление эксплуатационной работой", 2 и 3 межвузовских конференциях в РГОТУПС, на заседаниях Научно-технического совета Юго-Восточной железной дороги.
По результатам выполненных исследований и материалам диссертации опубликованы 4 научные статьи.
ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников и приложения. Работа содержит 152 страницы машинописного текста, 16 иллюстраций 5 таблиц, 134 библиографических наименований, приложения на 19 листах.
Характеристика и взаимосвязь основных параметров местных поездо- и вагонопотоков
Проблема организации работы сборных поездов и их влияния на показатели графика движения была впервые обозначена в 20-е годы в серии публикаций в журнале "Железнодорожное дело". В этих статьях излагались отдельные указания по организации работы сборных поездов и улучшению местной работы на промежуточных станциях.
В 1927 году в журнале "Железнодорожное дело" инженеры В.Кривоногов, А.Стеткевич и В.Клеменчич опубликовали ряд статей, в которых поставили вопросы об организации работы сборных поездов по зонной системе, их обращении по графику и др.
В этом же году в своих статьях, посвященных рационализации местной работы участков, Б.Э.Пейсахзон предложил строгую регламентацию работы сборных поездов на промежуточных станциях, путем введения нарядной системы их регулирования /77/.
В 1931 году НКПС издает (утвержденное приказом N2388 от 15 августа 1931 года) "Наставление по организации работы сборных поездов", в котором на основании имеющегося производственного опыта и теоретических разработок инженеров Ещенко В.Д., Кривоногова В.Н., Гурьева СB., Стеткевича A.C., излагается методика определения рациональных способов организации местной работы на участке, а также даются рекомендации по выбору наиболее целесообразной схемы работы сборных поездов.
В частности, в Наставлении предложена зависимость по установлению выгодности организации вывозного движения. Однако ее использование позволяет получить приближенное решение задачи. Она не учитывает ряд важнейших эксплуатационных и экономических факторов: сокращение простоя местных вагонов при организации вывозного движения, стоимость вагоно-часа, поездо-км вывозного и сборного поездов и др.
В 1931 году в книге В.Д.Ещенко "Специализация поездов" предлагалось организовывать "сборнотранзитные" (зонные) поезда, если нахождение сборного поезда на участке с учетом стоянок на промежуточных станциях превышало установленное время непрерывной работы поездных и локомотивных бригад. Здесь же были предложены вспомогательные таблицы для установления времени хода сборного поезда по перегонам в зависимости от его веса, а также поставлен вопрос о применении дифференцированных весовых норм прямых поездов, работающих на развозе местного груза.
В 1935-1936 годах на ряде дорог был применен новый передовой метод безотцепочной погрузки и выгрузки вагонов на промежуточных станциях участка. Наиболее широкое распространение этот прогрессивный метод получил на Северной железной дороге/81/.
На конкретных материалах Северной железной дороги по местным вагонопотокам А.П.Петров /79/ доказывает эффективность календарного планирования погрузки по назначениям. Рассматривая методы обслуживания промежуточных станций участка, автор рекомендует следующие способы развоза местного груза: - работа сборных поездов по зонной системе при двух методах: первый делением участка на два плеча и второй на две зоны; - обслуживание участка обычными сборными поездами; - организация работы сборных поездов на удлиненных плечах; - сочетание указанных выше способов с назначением вывозных локомотивов.
Вопросы рациональной организации местной работы с технико-экономическим обоснованием отдельных форм развоза местного груза освещаются в книге профессоров В.Н.Орлова и В.В.Повороженко "Технико-экономические расчеты по организации железнодорожных перевозок", изданной в 1943 году. Более углубленная научная разработка организации местных вагонопотоков излагается в докторской диссертации В.В.Повороженко на тему : "Организация вагонопотоков в районах погрузки и выгрузки" (1942 год) , а также в более поздней работе, помещенной в его книге "Погрузка и выгрузка на промежуточных станциях без отцепки вагонов" (1946 год) .
Названные работы выполнялись и издавались в период Великой Отечественной войны, поэтому в них были также даны рекомендации по более эффективным методам организации местной работы в условиях военного времени.
Для обеспечения перевозок военного времени и совершенствования организационной деятельности железных дорог ряд новых методов работы предложили стахановцы транспорта. На Московско-Донбасской дороге по предложению Н.В.Максимова были применены групповые поезда, работающие на развозе местного груза. Для облегчения работы узлов применялось подформирование поездов на промежуточных станциях. В этот период ценное новшество было внесено В.Т.Осиповым, применившим формирование маршрутов путем соединения погруженных вагонов с транзитными вагонами одноименных назначений /73/.
Определение поэлементных затрат вагоно- и локомотиво часов
Первоначально предполагается, что все вагонопотоки с технической станции передаются на погрузочно-выгрузочные станции (и обратно) только в сборных поездах одного назначения, т.е. в сортировочном парке технической станции выделяется один путь для накопления вагонов, которые затем проследуют на рассматриваемый участок в сборных поездах. Этому базовому варианту соответствуют определенные параметры поездо- и вагонопотоков, а именно: общее количество вагонов, передаваемых в составах сборных поездов, вагоно-километры пробега этих вагонов (в одну сторону), среднее число вагонов в составах сборных поездов и среднесуточное количество последних.
Затем производится расчет эффективности выделения струй местных вагонопотоков каждого назначения. При этом изменяются параметры поездо- и вагонопотоков в базовом варианте, в т.ч. рассчитываются указанные параметры для каждой выделяемой струи, а также пересчитываются параметры оставшихся струй вагонопотоков, передаваемых в сборных поездах.
Все расчеты по определению параметров поездо- и вагонопотоков целесообразно осуществлять во вспомогательной таблице, составляемой по форме табл.2.1.
"Шапка" табл.2.1 содержит четыре строки. Первые две строки характеризуют вагонопотоки назначений. При этом в первой строке показываются обозначения вагонопотоков (Ni, N2,..,Ni,...,Nk), а во второй проставляются их числовые значения. Таким образом, все последующие строки содержат информацию, соответствующую той или иной струе вагонопотоков.
В третьей строке проставляются расстояния (в километрах) проходимые вагонами той или иной струи до соответствующих станций назначения.
И, наконец, в четвертой строке приводятся вагоно-километры пробега вагонами соответствующих струй вагонопотоков.
Первый блок включает расчетные параметры поездо- и вагокопотоков при выделении отдельных струй в самостоятельные назначения в базовом варианте, а последующие блоки содержат те же расчетные параметры при 1,2,...,]-ой корректировках плана формирования местных поездов.
В первой строке каждого блока приводятся средние значения числа вагонов в составах местных поездов, формируемых из вагонов выделенных струй (щв), а во второй строке - оставшихся струй, передаваемых в сборных поездах (т0). И в первом и во втором случае величина состава определяется из зависимости m=f(NL) (см.п.2.1).
Если для расчета плана формирования местных поездов принята зависимость m=f(NT) (где Т - время следования вагонов определенных назначений до соответствующих станций), то в "шапке" табл.2.1, в третьей строке вместо Li проставляется значение Т! (ч), а в четвертой соответственно ІЛТІ; в последней колонке вместо NiLi определяются значения NiTi . В этом случае среднее число вагонов (1-я и 2-я строки блоков) рассчитываются по зависимости т=Г(ОТ).
В третьей и в четвертой строках каждого блока проставляется число поездов соответствующих назначений, определяемое делением величины выделенного (оставшегося) вагонопотока на среднюю величину состава поезда (о. и По).
Следует иметь в виду, что в случае когда расчетная величина состава превышает нормативную, установленную для рассматриваемого узла или направления, в соответствующих элементах таблицы (на пересечении столбца и строки) записывается последняя, т.е. меньшая из двух сравниваемых.
Расчет затрат вагоно-часов осуществляется в основной таблице, составляемой по форме табл.2.2.
В первой колонке основной таблицы записывается наименование струй вагонопотоков (Nl,N2,...,Ni,...,Nk), а также указывается базовый вариант для оставшихся струй (Б), пока еще не выделенных в самостоятельные назначения.
Следующие восемь колонок таблицы отведены для расчета поэлементных затрат. В том числе: 1. Затраты вагоно-часов на накопление вагонов оставшихся струй (не выделенных в самостоятельные назначения) на составы сборных поездов. 2. Затраты вагоно-часов на накопление вагонов выделенной струи (струй) на составы вывозных или передаточных поездов. 3. Приведенные затраты вагоно-часов, связанные с окончанием формирования составов сборных поездов, содержащих вагоны невыделенных струй. 4. Приведенные затраты вагоно-часов, связанные с окончанием формирования составов вывозных или передаточных поездов, формируемых из вагонов выделенных струй.
Определение поэлементных затрат вагоно- и локомотиво часов
Принцип и последовательность расчета плана формирования сборных, вывозных и передаточных поездов на участках с двумя техническими станциями полностью аналогичен последовательности его расчета для участков с одной технической станцией.
Первоначально предполагается, что все вагонопотоки с технической" станции, включая и участковый поток, передаются в обе стороны в сборных поездах одного назначения.
Затем рассматривается эффективность выделения каждой из струй в самостоятельное назначение (или возможного объединения их между собой) порядком, изложенным в п.2.3. При этом выполняются соответствующие расчеты затрат вагоно-часов по формулам, приведенным в п.2.2 и п.3.2, а результаты заносятся в табл.2.1 и табл.2.2.
В результате расчетов на схеме оптимального плана формирования местных поездов будут отображены рациональные назначения и структура поездопотоков.
В процессе расчетов величин Bs и Вб (затраты приведенных вагоно-часов, связанные с нахождением сборных, вывозных и передаточных поездов на промежуточных станциях) следует особо обратить внимание на величины вагонопотоков, перемещаемых в четном и нечетном направлениях. Из-за несовпадения их по размерам целесообразен самостоятельный расчет указанных величин для четного и нечетного направлений с последующим суммированием полученных результатов.
Для сокращения продолжительности расчетов можно заведомо исключить вариант выделения струи в самостоятельное назначение, если все или часть выгруженных вагонов следуют под погрузку на какую-либо другую (или другие) станции участка. В этом случае сразу рассматривается вариант организации передачи данного вагонопотока в двухгруппных (или многогруппных) поездах.
При наличии на участке ответвлений, обслуживаемых маневровым локомотивом опорной станции, "лежащей на главном ходу", исключаются варианты захода сборных, вывозных и передаточных поездов на эти ответвления, а вагонопоток, следующий в адрес промежуточных станций, находящихся на таком ответвлении, включается в вагонопоток соответствующей опорной станции.
Аналогичное положение касается и малодеятельных станций, не имеющих собственных маневровых средств и обслуживаемых маневровыми локомотивами соседних (опорных станций). Однако в этом случае учитывается факт расположения малодеятельной станции по отношению к опорной. Если малодеятельная промежуточная станция расположена ближе к технической, чем опорная, то вагонопоток на первую рассматривается самостоятельно, а сами вагоны следуют непосредственно на станцию их выгрузки-погрузки. Если же мало деятельпая станция расположена дальше опорной (по отношению к технической), то вагонопоток в адрес первой включается в вагонопоток, следующий до опорной станции. Указанное положение позволяет при прочих равных условиях избежать перепробега вагонов на участке, при одновременном сокращении остановок сборных вывозных и передаточных поездов работающих на развозе местного груза. Главной отличительной особенностью расчета оптимального плана формирования местных поездов на участках с двумя техническими станциями от аналогичного расчета для участков с одной технической станцией является наличие анализа полученных результатов.
Если для железнодорожных участков с одной технической станцией потребность в таком анализе отсутствует (схемы обращения сборных, вывозных и передаточных поездов адекватны результатам расчетов), то для участков с двумя техническими станциями такой анализ крайне необходим.
Данный анализ выполняется только по окончании расчета планов формирования местных поездов по каждой из технических станций, ограничивающих рассматриваемый участок. Иначе - результат расчета оптимального плана формирования местных поездов по одной технической, станции не является окончательным и может быть скорректирован в зависимости от результата расчета плана формирования по другой технической станции.
Рассмотрим основные направления возможных корректировок. 1. Если при расчете плана формирования и для первой и для второй технических станций целесообразно выделение участкового потока в самостоятельные назначения (рис.3.2,а), то между этими станциями однозначно назначаются участковые поезда. 2. Аналогичные поезда с.двумя или более группами назначаются ав случаях, когда в результате расчета плана формирования по каждой технической станции установлена целесообразность формирования групповых участковых поездов, в которых отдельные группы вагонов имеют назначение на одинаковые промежуточные станции (рис.3.2,6). Данное положение справедливо и для варианта формирования групповых поездов (независимо от числа групп) на каждой из двух технических станций при совпадении конечной станции их назначения (рис.3.2,в). Последнее утверждение относится и к сборным поездам.
Нормирование технологических операций на технической станции
Под двухвариантным планом формирования сборных, вывозных и передаточных поездов понимается наличие на технической станции двух вариантов организации местных вагонопотоков, действующих в различные периоды суток, т.е. двух вариантов планов формирования местных поездов. Наличие двухвариантного плана формирования актуально исключительно для местных вагонопотоков и целесообразно по следующим соображениям.
Известно, что абсолютное большинство грузовых фронтов на сети железных дорог функционируют только в светлое время суток (работают в 1, 1,5 и значительно реже в 2 смены). По данным /65/ их доля составляет более 85% от общего количества, в то время как по объему погрузки-выгрузки на эти фронты приходится только около 30% общей грузопереработки. При этом доля грузовых фронтов, работающих только в светлое время суток неуклонно увеличивается в связи с общим сокращением объемов грузовых перевозок. Данное положение объективно и объясняется экономической нецелесообразностью их круглосуточной работы,
В свою очередь, оно приводит к существенному увеличению времени нахождения вагонов в железнодорожных узлах и на станциях за счет увеличения простоев вагонов, прибывших в вечернее и ночное время и ожидающих начала работы грузовых фронтов. При этом, на практике это ожидание приходится в основном на погрузочно-Быгр\зочные станции, т.е. вагоны, поступающие в адрес грузовых фронтов, не работающих в ночное время, засылаются на станции их назначения с технической станции в местных поездах без учета данного фактора. В то же время целесообразно эти вагоны накапливать на технической станции, а на погрузочно-выгрузочные станции передавать непосредственно перед началом работы всех грузовых фронтов. Такой порядок по сравнению с существующим положением не приведет к увеличению времени нахождения вагонов в узле (оно будет перераспределено между технической и промежуточной станциями: увеличится простой на технической станции и сократится на промежуточных). Более того при определенных условиях общее время нахождения местных вагонов в узле может быть несколько сокращено за счет уменьшения продолжительности процессов их детальной подборки.
Одновременно, предлагаемая технология имеет целый ряд преимуществ, главные из которых состоят в следующем.
Во первых произойдет существенное увеличение среднего числа вагонов в составах местных поездов, следовательно, сократится их общее количество, уменьшится потребность в поездных локомотивах и т.п. Это возможно потому, что при развозе местного груза к началу утренней смены техническая станция имеет возможность формировать полносоставные (или близкие к ним по величине) местные поезда за счет вагонов, накопленных в вечернее и ночное время и неотправленных в адрес грузовых фронтов, неработающих в этот период суток.
Известно также, что фактическая средняя величина составов сборных, вывозных и передаточных поездов на 20-50% меньше установленной для каждого полигона сети /15,66/, что объясняется спецификой местной работы и соответствующим технико-экономическим обоснованием. Последнее содержит ошибочное положение, согласно которому сокращение числа вагонов в составах местных поездов ведет к ускорению времени их оборота за счет уменьшения затрат вагоно-часов на накопление. Если судить по конечному результату (моменту завершения грузовых операций с вагонами) время их нахождения в узле в основном определяется режимом работы грузовых фронтов. Поэтому, формулы расчета оптимальных составов местных поездов справедливы только для дневного периода суток.
Все сказанное выше проиллюстрируем на следующем примере (рис. 4.1). Пусть в среднем за сутки техническая станция формирует 4 местных поезда какого-либо назначения. Оптимальная (по технико-экономическим расчетам) величина состава равна 30 вагонам, а установленная длина поездов, обращающихся на участках составляет 60 вагонов. Средняя продолжительность развоза местного груза (время от момента завершения накопления вагонов на технической станции до их постановки под грузовые операции на погрузочно-выгрузочных станциях) равна 2 часа. Половина суточного вагонопотока следует в адрес грузовых фронтов, работающих только в дневное время ( с 8 до 16-18 часов).
На рис.4.1,а отображен процесс накопления вагонов при традиционно применяемой технологии.
Период накопления одного состава равна 6 ч. Анализируя график, можно утверждать, что вагоны, поступающие в адрес грузовых фронтов, неработающих в ночное время, во втором (окончание накопления в 18 ч) и третьем (окончание накопления в О ч) поездах перейдут на следующие сутки, а их простой в ожидании начала работы грузовых фронтов соответственно составит 12 ч и 6 ч.
Что же произойдет, если эти вагоны будут простаивать на технической станции? Начиная с 12 ч на технической станции целесообразно разделять местные вагонопотоки, следующие в адрес грузовых фронтов, работающих круглосуточно и функционирующих только в дневное время (рис. 4.1,6). Тогда накопление второго состава будет завершено в О ч. За это время на втором пути накопится 30 вагонов, следующих в адрес грузовых фронтов, не работающих в темное время суток. В период с О до 6 ч на сортировочные пути поступит еще 30 вагонов, которые, будучи объединены с указанными, могут быть отправлены в 6 ч в третьем поезде.
