Определение технологических интервалов работы вытяжных путей

РАЗРАБОТКА ВАРИАНТОВ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СОРТИРОВОЧНОЙ РАБОТЫ, ТЕХНОЛОГИИ ГОРКИ И ВЫТЯЖНЫХ ПУТЕЙ

4.1 Разработка вариантов окончания формирования поездов

Сортировочная горка – наиболее эффективное и высокопроизводитель­ное сортировочное устройство на станции. На горке производится рос­пуск составов всех поездов, поступающих в расформирование с прилега­ющих участков, а также угловых и внутриузловых передач. Погруженные на местных пунктах вагоны также в большинстве случаев пропускаются через горку. Со стороны горки производится осаживание вагонов на пу­тях сортировочного парка, что более эффективно по сравнению с подтя­гиванием их со стороны вытяжных путей, которое становится необходимым в периоды сгущенного поступления разборочных поездов, когда тре­буется форсировать роспуск составов с горки. В периоды же разреженно­го прибытия поездов горка загружена не полностью, поэтому ее можно использовать также для окончания формирования поездов. Темпы выполне­ния этих работ на горке также более высокие, чем на вытяжных путях. Наибольший эффект достигается при формировании на горке составов сбор­ных, вывозных и некоторых передаточных поездов с большим объемом сор-тировочно-группировочной маневровой работы, а также при выполнении необходимых перестановок вагонов в хвостовых (ближайших к горке) час­тях составов.

Передовые маневровые диспетчеры широко используют горку для окон­чания формирования поездов, в оперативном порядке рационально распре­деляя эту работу между сортировочными устройствами. На некоторых стан­циях с небольшим уровнем загрузки горки расформированием поездов весь объем работы по окончанию формирования выполняется на горке. На ряде станций, где горка перегружена работой, окончание формирования всех поездов может выполняться только со стороны вытяжных путей. На боль­шинстве же сортировочных станций имеется возможность лишь частичного выполнения на горке работы по окончанию формирования поездов.

Исходными данными для разработки вариантов распределения сортиро­вочной работы являются расчетное количество формируемых поездов раз­личных категорий (таблица 1.3) и нормы времени на окончание их формирования на горке и вытяжках (таблица 3.2).

Вначале необходимо наметить крайние варианты, в одном из которых горка минимально загружена работой по окончанию формирования, в дру­гом – максимально. Достигается это за счет использования различных схем окончания формирования поездов. Так, в нашем случае для первого варианта целесообразно использовать схемы I, 3, 6, а для последнего – схемы 2, 5, 7. Расчеты удобнее выполнять в табличной форме (таблица 4.1). Число промежуточных вариантов берут таким, чтобы загрузка горки от варианта к варианту изменялась на 60-100 мин. При этом надо стремить­ся к тому, чтобы этот шаг был примерно постоянным. Допускается в кур­совом проекте отклонение его от среднего, значения до 20%. Для каждо­го варианта необходимо получить суточную загрузку в минутах горки и вытяжных путей и , среднее значение продолжительности занятия горки окончанием формирования в расчете на один распускаемый с горки состав , среднее время окончания формирования на вытяж­ке , средний цикл локомотива на вытяжных путях . Эти пара­метры необходимы для последующих расчетов, в первую очередь, – для определения технологических интервалов работы горки и вытяжек в каж­дом варианте распределения работы.

Таблица 4.1 – Варианты окончания формирования поездов

Категория и назначение поездов	Формируется	Варианты
поездов	вагонов
схема			схема			схема			схема
Одногруппные десяти назна­чений
51,1		I	-	480,3		102,3	362,8		02,2	362,8		102,2	362,8
Двухгруппные:
Л+И	6,7			-	149,4		-	149,4		16,1	96,2		45,6	31,5
Н+О	7,3			-	162,8		-	162,8		17,5	108,0		49,6	34,3
Сборные: А-Б				-	83,6		-	83,6		30,6	-		30,6	-
А-Л				-	83,6		-	83,6		30,6	-		30,6	-
А-М				-	83,6		-	83,6		-	83,6		30,6	-
Итого	71,1		-	-	1043,3	-	102,2	925,8	-	97,0	650,6	-	289,2	428,6
В среднем:
					14,7		1,4	13,0		2,8	9,1		4,1	6,0
					31,2			29,5			25,6			22,5

4.2 Разработка вариантов горочной технологии

Интенсификация горочной технологии является наиболее важной зада­чей оптимизации технологии сортировочной системы. Поэтому, учитывая передовой опыт работы горок сортировочных станций сети, необходимо разработать все возможные конкурентоспособные варианты горочной тех­нологии для существующих условий работы горки и для различных вари­антов ее технического оснащения и путевого развития. В курсовом про­екте перечень конкретных вариантов выбирается по указанию преподава­теля. Например, в задании может быть указана однопутная горка, для которой необходимо проработать варианты ее развития в однопутную с объездным путем, в однопутную с двумя путями надвига, в двухпутную или в многопутную. По указанию преподавателя подбирается также различное число маневровых локомотивов. Так, для вариантов однопутной горки, как правило, следует брать один и два локомотива, для двухпутной и многопутной – два и три. При разработке технологии параллельного рос­пуска число локомотивов увеличивается до четырех.

Для каждого варианта путевого развития горки при соответствующем числе локомотивов необходимо определить горочные технологические ин­тервалы , для чего строятся горочные технологические графики. При большом числе вариантов по указанию преподавателя количество графи­ков может быть уменьшено, а рассчитаны аналитически. Практически в большинстве случаев достаточно построить горочные графики для пер­вого и последнего вариантов окончания формирования поездов (таблица 4.1), а для остальных промежуточных вариантов горочные технологичес­кие интервалы можно рассчитать.

Перед построением графика горочной технологии необходимо подгото­вить соответствующие параметры: продолжительности заезда, надвига, роспуска, осаживания и окончания формирования в расчете на один рас­пускаемый состав. Кроме того, необходимо определить значения техноло­гических перерывов в работе горки, зависящих от ее оснащения: время от момента окончания роспуска одного состава и до момента начала рос­пуска следующего – , а также время от момента завершения работы по окончанию формирования или осаживанию до начала роспуска состава с горки – . Эти интервалы необходимы для выполнения некоторых техно­логических операций, число и продолжительность которых зависит от ти­па и технического оснащения сортировочной горки. Так, на двухпутных и многопутных горках в течение этих интервалов времени доводится план роспуска до соответствующих работников, производится переключение уст­ройств на другой путь роспуска, открывается сигнал, выполняется корот­кий надвиг. Практически на эти операции на механизированных горках затрачивается от 0,5 до 1 мин, на автоматизированных – до 0,5 мин.

На однопутных горках с двумя путями надвига перечень операций ос­тается тем же, но продолжительность интервала возрастает в свя­зи с большей величиной короткого надвига. В курсовом проекте для этих горок можно принимать равным 1,5...2,5 мин. Примерно такие же значения интервалов выполняются на однопутных горках при при­менении попутного надвига.

По указанию преподавателя приведенные нормативы могут быть уточне­ны в зависимости от местных особенностей заданной станции.

Если же однопутная горка с объездным путем не подготовлена для применения попутного надвига, то в течение интервала выполняет­ся открытие сигнала и освоение его машинистом и производится надвиг состава. Суммарная продолжительность этих операций и будет опреде­лять интервал между роспусками:

, (4.1)

Наибольшее значение наблюдается на однопутной горке без объ­ездного пути, поскольку в течение этого времени локомотив, завершив­ший роспуск, должен проследовать по пути надвига за первую раздели­тельную стрелку парка приема (), после чего производится при­готовление маршрута, открытие сигнала, освоение его машинистом () и следует надвиг состава (). Таким образом, в этом случае техно­логический перерыв в работе горки

. (4.2)

Последовательность выполнения технологических операций на однопут­ной горке представлена на рисунке 4.1.

Продолжительность отдельных операций, входящих в и , ус­танавливается на основе технического нормирования [3, 5] или путем хронометражных наблюдений. При этом для сокращения расчетов можно принимать .

После нормирования и приступают к построению горочных технологических графиков. Отметим, что не всегда фактические интерва­лы на графике будут равны и . Иногда они будут иметь большее значение, чем и . Поэтому фактически реализуемые на графике интервалы обозначим соответственно через и (; ).

Самым простым является график работы горки при наличии одного горочного локомотива. Если варианты с такой технологией рассматрива­ются в качестве конкурентоспособных, достаточно построить график для одного варианта, а для других значение горочного технологического ин­тервала определить расчетным путем.

Построение графиков при двух или более локомотивах требует определенных навыков, которые студенты приобретают в процессе выполнения расчетно-графических работ. Ниже приводится рекомендуемая последова­тельность построения горочных технологических графиков, разработан­ная на основе реализованного на ЭВМ алгоритма (приложения 3–5).

Наименование операций	Время в мин
1 2 3 4
Полурейс от горки за первую разделительную стрелку, t дв
Приготовление маршрута над­вига, открытие сигнала, восприятие его машинистом, t мар
Надвиг, t над
Общая продолжительность

Рисунок 4.1 – График технологических операций, выполняемых в перерыве между роспусками на однопутной горке

Рассмотрим вначале графики с двумя локомотивами. В этом графике пока один локомотив производит роспуск очередного состава, второй параллельно выполняет заезд и надвиг. Причем, если выполняется усло­вие

, (4.3)

ограничивающей цепочкой операций будет роспуск составов, и между окончанием расформирования одного и началом роспуска другого будут реализовываться интервалы . И наоборот, когда условие (4.3) не выполняется, критическими становятся операции заезда и надвига. Появляются непроизводительные простои горки в ожидании надвига очередного состава. Фактические интервалы между роспусками в этом случае

. (4.4)

На предварительно подготовленной сетке графика, начерченной на миллиметровой бумаге, изображают n последовательных роспусков, разде­ленных интервалами времени . Число распущенных составов в гороч­ном цикле принимают обычно в пределах 2–4. Затем следует показать осаживание вагонов в сортировочном парке и окончание формирования со­ставов на горке. Следует учитывать, что параллельно двумя локомотива­ми осаживание можно производить на любых типах горок, а параллельно окончание формирования – только на двухпутных и многопутных. При изо­бражении этих операций возможны различные варианты. Два таких вариан­та показаны на рисунке 4.2. В первом случае горочный локомотив после (n – 1) роспуска пропускается на один из путей СП, на который нет ваго­нов в следующем распускаемом составе и на котором необходимо произве­сти осаживание. После выполнения этой операции (ее продолжительность можно условно принять равной времени осаживания одного состава – см. раздел 3) локомотив простаивает до окончания роспуска очередного сос­тава. Затем осаживание выполняют два локомотива, по окончании один следует в ПП под очередной состав, второй производит окончание форми­рования. Продолжительность, локомотиво-минут, осаживания nt _ос, оконча­ния формирования – nt _оф^г.

Рисунок 4.2 – Варианты технологии осаживания и окончания формирования на однопутной горке

Второй вариант отличается тем, что горочные локомотивы параллельно выполняют работу по осаживанию вагонов в СП после роспуска n со­ставов. Этот вариант применяется тогда, когда отсутствуют пути СП, на которых необходимо произвести осаживание и на которые нет поступления вагонов из очередного состава. Горочный технологический цикл в этом случае больше на t _ос/2. Применение такой технологии правомерно на гор­ках с относительно небольшим числом путей и стабильным потоком ваго­нов на каждое назначение.

Работу по осаживанию и окончанию формирования между локомотивами следует распределить таким образом, чтобы свести к минимуму их прос­тои и простои горки. На однопутной горке, когда осаживание производится двумя локомотивами, а окончание формирования – одним, простой для локомотива, производящего заезд после осаживания (рисунок 4.2), составит

, (4.5)

где – продолжительность окончания формирования, выполняемого вто­рым локомотивом.

Может оказаться, что значение получается отрицательным. В этом случае необходимо перераспределить работу по осаживанию между локомотивами: для первого – уменьшить на | /2|, для второго – уве­личить на такую же величину. Продолжительность выполнения осаживания каждым локомотивом для этого случая можно вычислить также из системы уравнений (рисунок 4.2):

(4.6)

где – общая продолжительность работы по осаживанию в цикле;

, – продолжительность выполнения этих работ соответственно первым и вторым локомотивами.

Пример: мин; мин; мин; мин. Определить и .

Из системы (4.6):

мин;

мин.

Таким образом, первый локомотив должен произвести осаживание в те­чение 4 мин, после чего – выполнить заезд и надвиг. За это время вто­рой локомотив произведет осаживание и окончание формирования в тече­ние 5 + 5 = 10 мин.

Если значение получается относительно мальм или даже отрица­тельным, следует всю работу по осаживанию и окончанию формирования возложить на один локомотив.

Решение этих вопросов позволяет приступить к завершению построе­ния горочного технологического графика. Показывают остальные опера­ции по заезду и надвигу и находят продолжительность горочного техно­логического цикла. Для предотвращения ошибок и обеспечения необходи­мой точности расчетов (до 0,1 мин) на горочном графике рекомендуется проставлять значения времени начала и конца каждой операции (рисунок 4.3).

Аналогично строятся горочные технологические графики и для других типов горок. При этом надо иметь в виду, что на двухпутных и многопутных горках можно применить окончание формирования двумя локомоти­вами, распределив работу таким образом, чтобы один из них успел сде­лать заезд и надвиг к моменту завершения работы вторым локомотивом (рисунок 4.4). При этом локомотивы будут выполнять разные объемы работы по окончанию формирования. Эти объемы можно вычислить. Если обозна­чить через продолжительность работы по окончанию формирования первого локомотива, через второго, то из системы уравнений (4.7) легко определить искомые параметры.

(4.7)

Например, на окончание формирова­ния требуется затратить 15 лок.-мин, заезд и надвиг равны 4 мин, мин. Решая систему уравнений (4.7), находим, что первый локомо­тив должен затратить 4 мин, второй – 11 мин на окончание формирова­ния. Следует отметить, что применение системы уравнений (4.7) право­мерно при условии

(4.8)

иначе значение получается отрицательным, что свидетельствует о необходимости всю работу по окончанию формирования выполнять одним локомотивом. Кроме того, в этом случае необходимо перераспределить работу по осаживанию между локомотивами на основе решения системы уравнений (4.6), как это сделано выше для однопутной горки.

При построении технологических графиков с тремя локомотивами работы по окончанию формирования и осаживанию также распределяют поровну между двумя локомотивами, если выполняется неравенство

(4.9)

В противном случае вычисляется величина

(4.10)

и продолжительность работ для одного локомотива должна быть уменьше­на, а для другого увеличена на δ /2. Горочный технологический график двухпутной горки при трех локомотивах показан на рисунке 4.5.

На двухпутных и многопутных горках может быть организован парал­лельный роспуск составов. Полностью такой режим реализовать в тече­ние длительного времени не удается. Практически осуществляются так называемые параллельно-последовательный или частично-параллельный роспуски, когда часть составов распускается в режиме последовательно­го, а часть – параллельного роспуска. Или когда параллельно распуска­ются не полностью два состава, а лишь их части, например, головная часть одного расформировывается параллельно с хвостовой частью друго­го. Для определения коэффициента параллельности роспуска необходимо построить график прибытия поездов и выбрать среди них такие пары, которые могут быть расформированы в режиме параллельного роспуска. В качестве критерия можно использовать условие [9], которое можно упростить для данного случая

, (4.11)

где - количество вагонов, которое должно быть направлено на от­севные пути при параллельном роспуске данной пары составов;

- средний маневровый состав при повторной сортировке вагонов;

- продолжительность повторной сортировки вагонов, состоящая из времени заезда локомотива в СП, вытягивания вагонов на горку, корот­кого надвига и роспуска.

Выполнение условия (4.11) свидетельствует о целесообразности па­раллельного роспуска выбранной пары составов. Отношение числа таких составов за сутки N _пар к общему количеству распускаемых на горке со­ставов N _рф характеризует коэффициент параллельности роспуска:

(4.12)

Должно быть определено также суточное количество вагонов, направ­ляемых на отсевные пути и затем повторно сортируемых . Делением полученной величины на количество вагонов в маневровом сос­таве при повторной сортировке m _п определяют число повторных сортировок за сутки:

(4.13)

После этого можно приступить к разработке графика работы горки при параллельном роспуске составов. Один из возможных вариантов такого графика для параллельно-последовательного роспуска с k = 0,6 и чис­лом повторных сортировок за сутки n _повт = 30 приведен на рисунке 4.6. На нем показан параллельный роспуск трех пар составов, после чего производится параллельно повторная сортировка вагонов перекрестного потока. Часто такую сортировку более целесообразно производить парал­лельно роспуску очередного состава. Наибольший эффект от такого сов­мещения операций достигается в случае, когда время роспуска состава и время повторной сортировки (с учетом всех дополнительных операций) примерно одинаковы. Равенство их достигается подбором величины манев­рового состава m _п.

После определения горочных интервалов для всех типов горок для различных вариантов окончания формирования составляется сводная таб­лица, примерная форма которой показана ниже (таблица 4.2).

Таблица 4.2 – Значения горочных технологических интервалов

№ состояния горки	Характеристика горки	Число горочных локомотивов Мг	Варианты окончания формирования
	Однопутная без объездного пути		21,0	22,4	23,8	25,1
	18,1	18,6	19,0	20,3
	Однопутная с объездным путем		21,0	22,4	23,8	25,1
	16,8	17,1	18,0	19,3
	Однопутная с двумя путями надвига		21,0	22,4	23,8	25,1
	13,1	13,8	15,0	16,3
	Двухпутная без параллельного роспуска		21,0	22,4	23,8	25,1
	13,1	13,8	14,0	14,5
	11,2	11,9	12,9	13,3
	Многопутная с параллельным роспуском		7,4	8,1	8,7	9,4

Определение технологических интервалов работы вытяжных путей

Технологические интервалы работы вытяжных путей находят из формулы

, (4.14)

где - средняя продолжительность цикла локомотива по окончанию формирования. Его значение берется из таблицы 4.1;

- число локомотивов на вытяжных путях. Результаты расчетов представляют в виде таблицы (таблица 4.3).

Таблица 4.3 – Значения технологических интервалов работы вытяжных путей

Число локомотивов	Варианты окончания формирования
	31,2 15,6 10,4	29,5 14,8 9,8	25,6 12,8 8,5	22,5 11,3 7,5

4.4 Составление графа вариантов технологиии технического оснащения станции

В зависимости от поставленных целей и возможностей развития стан­ции граф вариантов может иметь различное число осей и дуг. Можно вы­делить следующие случаи:

1) разрабатывается только оптимальное распределение сортировочной работы между горкой и вытяжными путями, при этом схема станции, ее техническое оснащение, путевое развитие, количество локомотивов оста­ются неизменными;

2) оптимизируется распределение сортировочной работы между сорти­ровочными устройствами и одновременно число локомотивов, работающих на горке и вытяжных путях в пределах существующей путевой схемы;

3) граф вариантов и целевая функция разрабатываются для выбора оп­тимального взаимодействия в работе подсистем с одновременной оптими­зацией путевого развития станции и технической оснащенности.

Разработка графов вариантов и целевой функции для каждого из пере­численных случаев приведены в литературе [3]. Как наиболее общий рас­смотрим последний вариант расчетов, когда устанавливается оптимальное распределение сортировочной работы между горкой и вытяжками при различном числе локомотивов, возможной реконструкции горки, вытяжных пу­тей и укладке дополнительных путей. Расчетный граф вариантов в этом случае будет иметь 5 осей. Нулевая ось предназначена для исходного состояния, первая – для вариантов окончания формирования, вторая – для вариантов состояния горки, третья и четвертая – для количества локомотивов на горке и вытяжных путях. Число вершин на каждой оси зависит от вариантов технического оснащения и технологии станции.

При составлении графа вариантов надо подробно и внимательно про­анализировать конкурентоспособность и приемлемость различных вариан­тов. Особенно это относится к числу локомотивов. Например, вариант с одним горочным локомотивом имеет смысл рассматривать лишь для исход­ного состояния горки при условии, конечно, что при этом обеспечивает­ся переработка заданного числа составов. Для реконструированной гор­ки применение одного горочного локомотива не может считаться конку­рентоспособным вариантом, поскольку горочный технологический интер­вал остается таким же, как и при исходном состоянии горки. Такой ва­риант не должен рассматриваться, ибо в нем не обеспечивается отдача от вложенных на реконструкцию горки средств.

Количество горочных локомотивов и локомотивов на вытяжках принима­ется студентом по согласованию с руководителем проектирования в зави­симости от суточного объема расформирования-формирования поездов, варианта распределения работы и типа горки.

Кроме того, все варианты горочной технологии должны быть провере­ны по условию переработки заданного числа поездов. Для этого находят максимально допустимое значение горочного технологического интервала:

, (4.15)

где Т _пост – перерывы в использовании горки для профилактического ос­мотра и ремонта средств автоматики и механизации; Т _пост можно прини­мать в размере 60–90 мин;

N _рф – расчетное число расформировываемых с горки составов.

Для дальнейших расчетов следует оставить только конкурентоспособные варианты, для которых выполняется условие

(4.16)

На технологический интервал вытяжных путей также накладывается ана­логичное ограничение

, (4.17)

где Т _пост – время занятия вытяжных путей операциями, не связанными с окончанием формирования. Можно принять в курсовом проекте Т_пост = 60 мин;

N _ф – расчетный объем по формированию поездов.

На разработанном графе вариантов у соответствующих вершин показы­вают значения технологических параметров: на первой оси – и по вариантам, на третьей – t _г, на четвертой – I _В (рисунок 4.7). Кроме того, каждая вершина имеет свой номер, который обозначает: для первой оси – номер варианта, для второй – состояние горки (таблица 4.2), для третьей – число горочных локомотивов, для четвертой – число локо­мотивов на вытяжных путях. Указанные цифру используются в качестве элементов номера варианта, который получается четырехзначным. Такая нумерация удобна при расчетах на ЭВМ ЕС-1022 и для расшифровки ва­риантов. Так, например, вариант 3422 обозначает, что реализуется тре­тий вариант окончания формирования, горка двухпутная с двумя локомо­тивами, на вытяжных путях работают также два локомотива.