Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Развитие методов оптимизации технических и технологических параметров железнодорожных станций. Монография

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

1 / 111 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 > Следующая >>>

Л.Н. Иванкова, А.Н. Иванков,

С.С. Котельников

РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ ОПТИМИЗАЦИИ

ТЕХНИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ПАРАМЕТРОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ СТАНЦИЙ

Монография

2-е издание

Москва

Ай Пи Ар Медиа

2025

УДК 656.21 ББК 39.2

И19

Авторы:

Иванкова Л.Н. — канд. техн. наук,

доц. кафедры управления транспортными процессами РУТ (МИИТ);

Иванков А.Н. — канд. техн. наук, доц.,

главный инженер ООО «ПСК Техпроект»;

Котельников С.С. — канд. техн. наук, зам. директора

по маркетингу и организации транспортного обслуживания

Ангарского ППЖТ — филиала АО «ВостСибпромтранс»

Рецензенты:

Гозбенко В.Е. — д-р. техн. наук,

проф. кафедры высшей математики ИРГУПС;

Подорожкина А.В. — канд. техн. наук,

доц. кафедры управления транспортными процессами РУТ (МИИТ)

Иванкова, Людмила Николаевна.

И19 Развитие методов оптимизации технических и технологических параметров

железнодорожных станций : монография / Л.Н. Иванкова, А.Н. Иванков, С.С. Котельников. — 2-е изд. — Москва : Ай Пи Ар Медиа, 2025. — 107 с. — Текст : электронный.

ISBN 978-5-4497-3876-9

В монографии проведен системный анализ работы железнодорожных стан-

ций при различном техническом оснащении и технологии работы. Дана оценка

межоперационных простоев вагонов на основе имитационного моделирования;

определены граничные значения величин вагонопотоков, при достижении которых необходимо принимать управляющее решение по улучшению технологии

работы и технического оснащения станций. Показана экономическая эффектив-

ность реконструктивных и организационных изменений, установлено рациональное соотношение технических и технологических параметров промышленных железнодорожных станций как сложных систем в зависимости от объема

выполняемой работы.

Книга рассчитана на инженерно-технических работников, связанных с про-

ектированием, реконструкцией и разработкой технологии работы крупных же-

лезнодорожных станций, а также студентов и аспирантов транспортных вузов.

Научное электронное издание

ISBN 978-5-4497-3876-9 © Иванкова Л.Н., Иванков А.Н., Котельников С.С., 2020

Научное издание

Иванкова Людмила Николаевна

Иванков Алексей Николаевич

Котельников Сергей Сергеевич

Редактор А.Д. Матлахова

Технический редактор, компьютерная верстка Е.В. Якубович

Корректор А.В. Мисенжников

Обложка Я.А. Кирсанов, С.С. Сизиумова

Подписано к использованию 29.10.2024. Объем данных 7 Мб.

ООО Компания «Ай Пи Ар Медиа»

8 800 555 22 35 (бесплатный звонок по России)

E-mail: sales@iprmedia.ru

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ....................................................................................................................................... 5

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ............................................... 6

1.1. Обзор литературы по теме исследования .......................................................................... 6

1.2. Отечественный опыт строительства и развития

сортировочных и участковых станций ................................................................................... 15

1.3. Зарубежный опыт строительства и развития

сортировочных и участковых станций ................................................................................... 18

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РАБОТЫ ТЕХНИЧЕСКИХ

СТАНЦИЙ И РАЗРАБОТКА ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ............................................. 21

2.1. Исследование технологии работы и конструктивных

решений технических станций ................................................................................................ 21

2.2. Определение законов распределения длин и интервалов

поступления грузовых поездов на сортировочные и участковые станции ........................ 28

2.3. Разработка алгоритма программы, моделирующей работу

парков технических железнодорожных станций .................................................................. 37

2.4. Имитационная модель «Автоматизированная система

взаимодействия элементов технических железнодорожных станций» ............................... 43

2.5. Проверка разработанной модели ...................................................................................... 49

3. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ СОРТИРОВОЧНЫХ

И УЧАСТКОВЫХ СТАНЦИЙ .................................................................................................... 51

3.1. Планирование эксперимента ............................................................................................ 51

3.2. Проверка разработанной модели

и уравнений регрессий на адекватность ................................................................................. 67

3.3. Эксплуатационная надежность станций .......................................................................... 69

3.4. Разработка методики управления и оптимизации технических

и технологических параметров работы железнодорожных станций ................................... 76

4. ЭТАПНОСТЬ РЕКОНСТРУКЦИИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ СТАНЦИЙ ................... 81

4.1. Определение капитальных расходов

при различных объемах работы станции ................................................................................ 81

4.2. Определение эксплуатационных расходов

при различных объемах работы станции ................................................................................ 87

4.3. Оптимизация схемы этапного развития станции ............................................................ 93

ЗАКЛЮЧЕНИЕ .............................................................................................................................. 98

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ..................................................................................... 100

ВВЕДЕНИЕ

Железнодорожные станции являются сложным системным объектом

и включают большое количество элементов, находящихся в различных связях. На качественные и количественные характеристики этих связей влияют: параметры входного поездопотока, емкость путевого развития, количество маневровых и горочных локомотивов, различное число бригад технического осмотра

в приемо-отправочных парках, расположение основных парков, механизация и автоматизация технологического процесса и т.д.

Примерно 70 % времени оборота вагоны находятся на технических и грузо-

вых станциях под грузовыми и техническими операциями. Простой вагонов на станции складывается из времени, необходимого на их обработку по технологическому процессу, и межоперационных простоев. Для выбора наиболее эффективного варианта организации работы, направленного на сокращение этих элементов времени и, в особенности, межоперационных простоев, необходимо поддерживать оптимальное соотношение количества маневровых, поездных и горочных локомо-

тивов, приемоотправочных путей и бригад ПТО (пункта технического осмотра).

В последние годы для улучшения работы станций была принята «Страте-

гия развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до

2030 года». Одной из задач, требующих решения, является снижение совокупных транспортных издержек, в том числе за счет повышения эффективности функционирования железнодорожного транспорта. Для решения поставленной задачи ОАО «РЖД» были утверждены «Схема размещения и программа развития сортировочных станций ОАО «РЖД». Согласно многовариантным расчетам в этих документах, было определено, что дефицит путевого развития по многим станциям должен быть снят за счет улучшения станционной технологии. Поэтому установление соответствия технического оснащения и технологи-

ческих параметров работы станций является актуальной задачей.

Определение оптимальных параметров работы сортировочных и участко-

вых железнодорожных станций требует применения методов системного ана-

лиза и моделирования с учетом специфических особенностей:

• масштабность и многосвязность объектов моделирования;

• наличие большого количества управляющих воздействий;

• широкий диапазон изменения переменных, участвующих в процессе

моделирования.

Разработанная методика управления и оптимизации технических и техно-

логических параметров железнодорожных станций в зависимости от объема

выполняемой работы позволяет учесть вышеперечисленные факторы.

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ

1.1. Обзор литературы по теме исследования

Чем крупнее железнодорожная станция, тем более сложной системой

с большим количеством прямых и обратных связей она является.

На качественные и количественные характеристики этих связей влияют:

параметры входного поездопотока, емкость путевого развития, количество ма-

невровых и горочных локомотивов, различное число бригад технического

осмотра в приемо-отправочных парках, расположение основных парков, степень механизации и автоматизации технологического процесса и т.д.

Дополнительная сложность данных систем заключается в том, что эти со-

ставные элементы также объединены внутренними связями и вступают друг с другом в определенные отношения, зависящие от схемы и технологии работы

станции. Именно поэтому необходимо исследовать развитие и размещение

устройств на железнодорожных станциях с позиции системного подхода.

В нашей стране научная основа проектирования и строительства желез-

нодорожных станций и узлов была заложена в трудах таких ученых, как Е. А. Гибшман, С. В. Земблинов, С. Д. Карейша, В. Д. Никитин, В. Н. Образцов, С. Г. Писарев.

Существенный вклад в науку о станциях и узлах внесли многие научные

работники и инженеры: П. В. Бартенев, Г. З. Верцман, А. В. Дмитренко, А. М. Долаберидзе, А. Н. Корешкова, А. М. Корнаков, Ф. П. Кочнев, П. И. Пантелеев, Н. В. Правдин, И. И. Страковский, К. К. Таль, И. Г. Тихомиров, Н. Р. Ющенко и многие другие.

Значительный вклад в решении проблемы оптимального развития и раз-

мещения устройств на железнодорожных станциях внесли: Е. В. Архангельский, В. Я. Болотный, М. К. Брехов, Э. З. Бройтман, П. С. Грунтов, К. Г. Гусева, К. М. Добросельский, Ю. И. Ефименко, А. М. Козлов, Ю. Е. Лукъянов, И. Е. Савченко.

Вопросами создания и совершенствования систем управления на желез-

нодорожном транспорте занимались В. М. Акулиничев, А. Ф. Бородин, А. К. Головнич, П. А. Козлов, А. Т. Осьминин, В. А. Персианов, Г. Поттгофф, Н. В. Правдин, К. Ю. Скалов, Е. М. Тишкин, В. А. Шаров и др.

В литературе понятие технические станции трактуется как станции, выполняющие большое количество технических операций с поездами; к ним относятся участковые и сортировочные станции Схемы участковых и сортировочных станций могут быть различными в зависимости от размеров грузового и пассажирского движения, числа главных путей на подходах, длины площадки и

местных условий [4, 7, 20, 23, 65, 73, 76, 100].

Одним из этапов создания новых проектов станций и улучшения существующих является определение необходимой емкости путевого развития. Расчет мощности путевого развития на железнодорожных станциях освещен в ли-

тературе [1, 4, 20, 24, 28, 29, 33, 69, 70, 76, 87, 100]. Количество приемоотпра-

вочных путей на станции должно обеспечивать беспрепятственный и бесперебойный прием всех прибывающих поездов на станцию. Потребное число путей

на станции может определяться разными способами:

• графический способ;

• метод имитационного моделирования работы станций на ЭВМ;

• аналитический способ: по расчетному интервалу; с применением тео-

рии массового обслуживания.

Важно отметить, что графический способ рекомендуется типовыми технологическими процессами работы участковых и сортировочных станций для определения времени нахождения вагонов на станции путем составления су-

точного плана-графика, в котором учитывается взаимодействие внутристанци-

онных процессов. Однако средние значения исходных данных (длительность обработки составов, интервалы между прибывающими поездами и др.), прини-

маемые для суточного плана-графика, не позволяют учесть реальные условия

работы станций (неравномерность прибытия поездов, различная длительность операций, выполняемых с отдельными составами и др.). Поэтому показатели суточного плана графика значительно отличаются от фактически реализуемых

на станции.

Важный вклад в развитие теории массового обслуживания внесли В. М. Акулиничев, П. С. Грунтов, К. Ю. Скалов, Е. А. Сотников, И. Б. Сотников, Н. В. Правдин, Н. И. Федотов и др. [1–3, 28, 29, 68, 70, 80, 86, 87, 83, 96].

В настоящий момент одна из наиболее распространенных методик расче-

та числа приемо-отправочных путей в одном направлении с учетом обгонов

грузовых поездов другими, более срочными (пассажирскими или ускоренны-

ми), рассматривается в формуле (1.1) [2, 4, 7, 20, 23, 65, 73, 76, 100]. При расче-

те числа путей по интервалу следования поездов необходимо прежде всего пра-

вильно выбрать расчетный интервал:

доп

зан

m +=

(1.1)

где Iр — расчетный интервал следования грузовых поездов; m

доп

— дополни-

тельное число путей, учитывающее неравномерность движения поездов.

В работах многих авторов [7, 34, 65, 69, 76, 94] число путей предлагается определять исходя из суммарного времени занятия их поездами по формуле:





, (1.2)

где n — число поездов, обрабатываемых в парке; t — время занятия пути, рав-

ное сумме времени на прием поезда, обработку его по технологическому про-

цессу и освобождение пути при уборке или отправлении, ч; α — коэффициент взаимодействия станции и участков.

В технической литературе авторами предлагаются разные значения коэффициента α, что можно объяснить исследованием ими отдельных частных условий, влияющих на потребное число путей. Даже при значительных величи-

нах коэффициента α (например, α = 2) число путей, определенное по формуле (1.2), получается ниже фактически необходимого [94].

Для улучшения формулы (1.2) вносились различные предложения, уточняющие отдельные расчетные элементы. В основном они сводились к изменению времени возможного использования пути в связи пропуском пассажирских поездов. Вместо коэффициента α предлагалось прибавлять дополнительное время ко времени занятия пути по технологическому процессу, связанное с временем ожидания составами отправления в размере половины интервала

между нитками графика по отправлению.

Несмотря на многочисленные варианты доработки вышеприведенных

формул, число путей получалось различным. Основной причиной этого является то, что число путей рассчитывается исходя из среднего времени их занятия одним поездом, тогда как это время имеет существенный разброс относительно своего среднего значения. Общее время нахождения вагонов на станции складывается из суммарного времени, затрачиваемого на их обработку по техноло-

гическому процессу, и суммарного времени межоперационных простоев.

Один из вариантов определения общего времени межоперационных простоев на станции рассматривается как сумма времени ожидания, определяемого по аналитическим формулам, для каждой из станционных систем [94]. Данный

вариант исключает перерывы в работе станции и ее отдельных систем из-за не-

хватки технических или технологических мощностей. В случае недостаточности, например, числа путей в парке отправления может задержаться выставка сформированных составов из сортировочного парка, что, в свою очередь, мо-

жет привести к перерывам в работе горки и парка приема. Такого рода переры-

вы в работе могут быть учтены лишь путем моделирования станционных про-

цессов.

При использовании компьютерной программы на ЭВМ воспроизводятся последовательно во времени основные процессы работы станции во взаимодей-

ствии с прилегающими перегонами [3, 10, 43, 50, 61, 68, 81, 91, 95].

В результате расчета на ЭВМ могут быть получены: график занятия элементов, данные о достаточности числа путей и пропускной способности стан-

ции для выполнения заданного объема работы в течение рассчитываемого пе-

риода, данные о простоях подвижного состава при выполнении технологических операций и в ожидании их выполнения, величины задержек поездов и маневровых передвижений на отдельных маршрутах, данные о загрузке (степени

использования) устройств во времени.

Моделирование работы станции на ЭВМ сохраняет все достоинства графического метода расчета станции, но наряду с этим имеет следующие особен-

ности:

• резко сокращаются затраты инженерно-технического труда на выпол-

нение расчетов;

• появляется возможность проверить условия работы станции не при од-

ном, а при многих вариантах графика движения поездов и получить более об-

щий и более надежный результат.

Разработка подобных программных продуктов является очень длитель-

ным и трудоемким процессом. Поэтому созданием имитационных моделей занимаются целые проектные или научные институты (Ленгипротранс) [10, 91–93]. В связи с этим на программные комплексы распространяется авторское

право, и они находятся в закрытом пользовании разработчиков. В нашей стране вопросам имитационного моделирования железнодорожных станций занима-

лись Ю. А. Бобров, П. А. Козлов, В. А. Персианов, В. А. Савина, К. Ю. Скалов, К. К. Таль и др. [5, 10, 25, 43, 66, 71, 92].

Важным этапом проектирования станций является определение наиболее выгодного расположения парков путей, экипировочных устройств в депо, оснащение грузовых дворов на станциях. Эти вопросы довольно полно освеще-

ны в работах В. Я. Болотного [11–16] и Е. А. Ветухова [23, 24]. Основным кри-

терием оптимальности выбранного варианта строительства или реконструкции является минимум капитальных затрат, необходимых для реализации того или

иного варианта. Иными словами, оценивается только экономический аспект [5, 39, 62, 77, 78, 80]. При этом во внимание принимается факт запланированно-

го роста вагонопотока (в течение расчетного периода). Существенным недостатком данных работ является отсутствие примеров станций с малым объемом выполняемых работ. Практически не освещен вопрос по консервации путей.

Очень мало изучен вопрос организации работы решающих станций полигона в период реконструкции [37].

Технические станции проектируются в соответствии с «Правилами и техническими нормами проектирования станций и узлов железных дорог колеи

1 520 мм» [73].

Можно выделить четыре типа участковых станций, отличающихся взаимным расположением основных парков: поперечный, продольный, полупродольный и с последовательным расположением пассажирских устройств и пар-

ков для грузового движения.

Выполненный ВНИИЖТом анализ показал, что 52,6 % участковых станций относятся к линейным, 39,8 % — к узловым, работающим на три и более направления, и 3,5 % — к тупиковым [18].

Анализ существующего путевого развития и взаимного размещения устройств позволяет определить основные особенности проектирования участ-

ковых станций [36]:

• в основных схемах участковых станций сортировочный парк занимает

внешнее положение по отношению к приемо-отправочным. Иногда на узловых станциях сортировочный парк может располагаться между приемо-отправочными парками;

• взаимное расположение основных устройств (приемо-отправочных

парков, пассажирских, грузовых и сортировочных устройств, локомотивного хозяйства) должно обеспечивать потребную пропускную способность, безопасность поездного и маневрового движения, удобное обслуживание пассажиров, отправителей и получателей грузов, наименьшие пробеги по станции подвижного состава, возможность дальнейшего развития станции и экономичность в

строительстве и эксплуатации;

• особое значение для безопасности движения и достижения высокой

пропускной способности станции имеет наименьшее число пересечений маршрутов следования организованных поездов друг с другом и с внутристанцион-

ными передвижениями;

1 / 111 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]