m0955

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

При расчете вPLAXIS запас устойчивости оценивается отношением исходных прочностных характеристик грунта к критическим, при которых происходит обрушение. В программе Slide устойчивость определяется классически отношением суммарных удерживающих сил к сдвигающим.

R

Mсдв

Mуд

Рис. 3. Схема к расчету устойчивости откосов по круглоцилиндрическим поверхностям

В частности в работе рассмотрены такие методы, как:

– метод Феллениуса (более известный как Терцаги), в котором рассматриваются круглоцилиндрические поверхности сдвига, область обрушения делится на вертикальные отсеки. Коэффициент устойчивости K представляет собой отношение удерживающей силы к сдвигающей, при этом боковым воздействием соседних отсеков пренебрегают

– метод Бишопа или метод горизонтальных сил взаимодействия достаточно точен, и рекомендован межведомственной комиссией Госстроя СССР для расчетов устойчивости откосов из неоднородных грунтов. Предпочтительна для откосов с максимальным заложением 1:2 – 1:5 у основания. Наиболее подходит для расчета устойчивости откосов плотин. Определение коэффициента запаса устойчивости Ку, находится подбором, так как Ку выражен в формуле неявно. Подбор Ку производится с такой сте-

21

Сборник научных статей аспирантов и аспирантов-стажеров

пенью точности, чтобы разница в соседних определенияхКу не превышала 0,1 %.

где Gi – вес грунта и воды в пределах отсека при наличии вертикальной составляющей внешней нагрузкиGi ее заменяют на эквивалентный слой фиктивного грунта; ai – угол между вертикалью и радиусом R; ci – удельное сцепление грунта по подошве отсека; bi – ширина вертикального отсека; Pbi – равнодействующая давления воды по подошве отсека; Fi – горизонтальная составляющая внешней нагрузки на отсек; fi – плечо силы Fi; Ei – нормальная составляющая распора грунта, образующая угол еi с горизонталью.

– а также методы Янбу и Янбу-модифицированный(исполь- зуют поверхности скольжения произвольной формы);

Исходные характеристики грунта для расчета приведены в табл. 2.

В качестве расчетного дополнительного ускорения было принято ускорение равное 0,1g, соответствующее силе землетрясения

9баллов.

Врасчете были приняты направления ускорений с шагом 15º (рис. 4).

Результаты расчетов приведены в табл. 4–6.

Рис. 4. Направление ускорения

22

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

Таблица 4

Коэффициент устойчивости, полученный при расчете насыпи, сложенной супесями

23

Сборник научных статей аспирантов и аспирантов-стажеров

Таблица 6

Коэффициент устойчивости, полученный при расчете насыпи, сложенной песками

Как видно из полученных результатов минимальный коэффициент устойчивости наблюдается при направлении сейсмического воздействия горизонтально – в сторону обрушения массива. В данной работе принята упрощенная модель земляного полотна, в дальнейшем представляет интерес произвести расчеты реальных разнородных насыпей.

Научный руководитель д-р техн. наук, проф. А.Л. Исаков

М.А. Васильева

(факультет «Управление процессами перевозок»)

АНАЛИЗ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ ГРУЗОВОЙ СТАНЦИИ ИНЯ-ВОСТОЧНАЯ

Грузовые станции наряду с техническими являются основополагающими звеньями всего процесса перевозки грузов. На этих станциях происходит зарождение и погашение грузопотоков.

Обеспечение бесперебойной работы грузовых станций является

24

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

одной из основных задач железнодорожного транспорта. Поэтому методика расчета, а также способы увеличения пропускной способности грузовых станций являются актуальными.

Расчет пропускной способности данных станций равнозначен определению числа путей. В литературе выделяют три метода расчета потребной пропускной способности грузовых станций: теория массового обслуживания, математическое моделирование (статистическое и имитационное) и аналитический метод (расчет занятия пути поездами различных категорий, коэффициента использования пропускной способности).

Основой теории массового обслуживания является характер поступления требований и характер обслуживания, при этом используются разные законы распределения, в основном используется Пуассоновский, Эрланговский и нормальный закон распределения. Определяются значения входящего потока, среднего квадратического отклонения, дисперсии, коэффициента вариации.

Основой метода математического моделирования является определение различных характеристик процессов при изменении параметров и условий при смене состояний системы. Состояние системы определяется набором чисел, характеристикой системы (число вагонов в составе, парке, на грузовом районе, в подаваемой группе). Процесс можно описать совокупностью соотношений, при помощи которых можно установить зависимость характеристик процессов от начальных условий, параметров и распределения входящего потока – это и есть математическая модель реального процесса, а исследование процесса – математическое моделирование.

Существует множество способов исследования процессов на моделях, но наиболее универсальным является метод статистического моделирования. Он заключается в имитации реальных процессов, элементарных операций с использованием математических программ на компьютере, с учетом колебаний и отклонений.

Аналитический способ позволяет определить пропускную способность исходя из времени загрузки составных частей ее элементов при имеющихся размерах работы и существующем развитии с учетом возникающей неравномерности движения и принятой специализаций устройств. При определении загрузки путей станции или других устройств необходимо установить время занятия их одним поездом, число различных видов поездов. После определения

25

Сборник научных статей аспирантов и аспирантов-стажеров

общего времени занятия путей рассчитывается коэффициент - ис пользования пропускной способности путей.

Перечисленные методы довольно трудоемки, за исключением аналитического метода, который имеет большую погрешность расчетов. Общим недостатком для всех методов расчета является то, что ни один из них не учитывает в процессе расчета оперативный фактор управления станцией.

Грузовые станции одни из самых распространенных на сети железных дорог РФ. В качестве исследования была выбрана станция Западно-Сибирской железной дороги Иня-Восточная. В последние годы на данной станции идет значительный рост объемов местной работы.

На станции имеется пять крупных маневровых районов:

1.Путь необщего пользования ОАО«Экспресс-пригород», обслуживание которого осуществляется локомотивом железной дороги.

2.Путь необщего пользования ОАО«Нефтебаза «Красный Яр» обслуживание, которого осуществляется локомотивом железной дороги.

3.Путь необщего пользования ООО «Зап Сиб Контейнер», обслуживающий своим локомотивом предприятие ОАО «Сиб Эко».

4.Путь необщего пользования ЗАО«Евросиб-Терминал- Новосибирск», обслуживание которого осуществляется локомотивом владельца пути.

5.Удаленный маневровый район станции Иня-Восточная Пашино, к которому примыкают пути необщего пользования.

Рис. 1. Схема станции Иня-Восточная

26

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

Объемы погрузки растут в основном за счет пути необщего пользования «Евросиб-терминал», а выгрузки – за счет «Сиб Эко» и «Евросиб-терминал». Динамика роста объемов погрузкивыгрузки за последние пять лет представлена на рис. 2.

Рис. 2. Динамика роста объемов погрузки-выгрузки на станции

Чтобы проанализировать влияние растущих объемов местной работы на пропускную способность станции необходимо рассчитать загрузку путей станции и ее горловин по методике, представленной в «Инструкции по расчету наличной пропускной способности железнодорожных линий, узлов и станций».

Увеличение пропускной способности станции– это выявление «узких мест» станции, то есть причин задержек. Ими могут являться: горловины стации, путевое развитие, маневровые локомотивы и вытяжки.

Путевое развитие должно быть достаточным для приема, отправления, пропуска поездов и накопления вагонов. Загрузка путей зависит от времени занятия парка, коэффициентов, учитывающих характер примыкающих подходов, характер подвода пас-

27

Сборник научных статей аспирантов и аспирантов-стажеров

сажирских поездов, количества путей на станции и времени занятия путей постоянными операциями. Исходя из имеющихся данных, коэффициент занятия путей получился равным1,12, что превышает допустимое значение. Таким образом, можно сделать вывод, что загрузка путей выше допустимого значения, и необходимо увеличивать число путей на станции Иня-Восточная.

Рис. 5. Диаграмма поездопотоков станции

Горловины должны обеспечивать максимальную параллельность передвижений и минимальное число враждебных маршрутов. Для расчета пропускной способности горловина делится на элементы, число которых должно быть не менее максимально возможного количества одновременно совершаемых в горловине передвижений: западная горловина – пять элементов, восточная горловина – пять элементов.

Рис. 5. Схема разбивки западной горловины на элементы

28

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

Рис. 6. Схема разбивки восточной горловины на элементы

Расчет был произведен с помощью программы«Горловина».

В западной горловине максимальная загрузка элемента равна 71,33 %, в восточной – 13,89 %. Ни один из элементов не превышает допустимого значения загрузки.

Количество маневровых локомотивов на станции зависит от их загрузки в течение суток: если локомотив загружен равномерно в течение суток более чем на75 %, то следует увеличивать число маневровых локомотивов на данной станции; если локомотив загружен более чем на 75 % лишь в некоторые часы суток, то следует равномерно подводить поезда к данной станции для расформирования или привлекать для маневровой работы диспетчерский локомотив в эти часы. На данный момент на станции имеется два маневровых локомотива, которые справляются с заданными объемами местной и поездной работы.

Перерабатывающая способность вытяжного пути определяется исходя из времени его занятия в течение суток. Если загрузка превышает нормативное значение, то необходимо удлинять вытяжной путь, либо увеличивать их количество, либо применять более совершенные способы сортировки вагонов. На станции используется в качестве вытяжного пути один из путей, который соединяет станцию и путь необщего пользования.

Все способы увеличения пропускной способности, то есть сокращения числа «узких мест» станции являются капиталозатратными, поэтому эффективность их использования необходимо обосновывать экономическими расчетами.

29

Сборник научных статей аспирантов и аспирантов-стажеров

К станции Иня-Восточная примыкает один из крупнейших контейнерных терминалов России – «Евросиб-терминал». Контейнерные грузоперевозки – наиболее современный, экономичный и динамично развивающийся способ доставки хозяйственных грузов. Контейнер – это многооборотная тара, унифицированная по форме и размерам с целью оптимизации погрузо-разгрузочных работ и наиболее эффективного использования грузоподъемности транспортных средств.

Развитие грузовых станций сейчас, в основном, идет с развитием контейнерных терминалов на сети железных дорог. Растущий контейнеропоток в нашей стране, а также за рубежом дает толчок в развитии не только грузовых станций, но и в целом развития процесса доставки груза с логистической точки зрения.

Доставка «от двери до двери» наиболее удобна с использованием универсальной транспортной единицей– контейнера. Выделенные нитки графика, уменьшение времени в движении, в переработке, на погрузке-выгрузке дают существенное ускорение доставки грузов. Это привлекает клиентов в контейнерных перевозках.

Так, например, Япония отказалась от любых грузовых перевозок, кроме контейнерных, тем самым уменьшив свои площади инфраструктуры железнодорожного транспорта, ведь для переработки контейнеров не нужны сортировочные станции или глубокое развитие путей.

Но слепо следовать примеру Японии Россия не может, потому что географические и исторические особенности развития грузовых перевозок в России сложились таким образом, что в основном осуществляются перевозки массовых грузов, а для массовых грузов контейнер не подходит в его универсальном состоянии. Необходимы специализированные контейнеры под конкретные массовые грузы. Конечно, существуют разработки таких контейнеров, но широкого применения в России они не получили. Это связано со стоимостью перевозки. В универсальных вагонах стоимость доставки груза значительно ниже, чем в специализированных контейнерах.

Но отказываться от контейнерных перевозок тоже нельзя. Россия имеет свои контингент клиентов, перевозящих разные грузы в контейнерах. Также нельзя забывать, что Россия является транзитной страной для доставки контейнеров из Азии в Европу.

30