3.2 Методика розрахунку плану формування

Правильна організація вагонопотоків полягає у встановленні найбільш раціонального шляху їх слідування по паралельних напрямах і найвигіднішої системи формування поїздів.

Задача розрахунку плану формування полягає в тому, щоб визначити такий варіант плану формування, при якому витрати на потрібне кількість локомотивів, вагоно-кілометри пробігу, вагоно-години роботи, витрати електроенергії і палива на тягу поїздів були мінімальними.

Основним критерієм при розрахунку плану формування є економія вагоно-годин при організації вагонопотоків у поїзди.

Метод аналітичних зіставлень до 1944 р був основним методом розрахунку ефективного варіанту плану формування. У ньому вперше були сформульовані основні умови для спеціалізації струменів вагонопотоків. Багато наступних способів розрахунку плану формування включають ці умови. Тому часто переваги або недоліки нових пропозицій по визначенню оптимального варіанту виявляють, порівнюючи саме з цим методом. В основі методу аналітичних зіставлень лежить порівняння вагоно-годин накопичення та переробки струменів вагонопотоків. Це порівняння можна робити для одного, двох або декількох струменів на одній або декількох попутних станціях.

Аналітичні зіставлення виконують послідовно, починаючи з найдальшого струменя, що виходить з початкової і наступної на кінцеву станцію напрямку. На першому етапі розрахунку знаходять краще поєднання струменів, що виходять з однієї станції, тобто отримують варіант плану формування для кожної станції окремо. Потім визначають доцільність перенесення формування поїздів окремих призначень на інші станції. Це можна робити і паралельно з визначенням варіантів плану для кожної станції.

Перенесення формування поїздів окремих призначень або об'єднання струменів вагонопотоків, що виходять з попередніх і наступних станцій, доцільний, якщо економія вагоно-годин на попутних станціях при пропуску вагонів без переробки більше, ніж витрати при виділенні в самостійні призначення кожного струменя вагонопотоків.

Для виявлення спеціалізації струменів вагонопотоків виконуються дві основні умови - необхідна і достатня, які дозволять встановити взаємозв'язок спеціалізації струменів вагонопотоків з витратами вагоно-годин накопичення та економією при пропуску вагонів через станції без переробки. Струмінь задовольняє необхідну умову, якщо

, (3.1)

де – середньодобовий розмір струменю вагонопотоку, ваг;

– загальна економія приведених вагоногодин від прослідування вагону в складі транзитних поїздів через попутні технічні станції, год;

– добова витрата вагоно-годин на накопичення складів одного призначення на станції формування, год;

n – число станцій на напрямку.

Струмінь, що виконує необхідні умови, розглядається як конкурентоспроможний з іншими об'єднаннями струменів вагонопотоків, що виходять з тієї ж станції. Кожен конкурентоспроможний струмінь за певних умов можна виділити як в самостійне призначення, так і об'єднати з іншими струменями. Остаточно варіант, що забезпечує мінімальні сумарні витрати вагоно-годин на накопичення і переробку вибирають залежно від наявності та розмірів паралельно розташованих струменів вагонопотоків. Причому економія вагоно-годин при об'єднанні струменів повинна перевищувати кількість вагоно-годин переробки, викликаної цим об'єднанням. Тільки за такої умови варіант плану економічно виправданий.

Якщо розглянутий струмінь, крім необхідної, задовольняє і достатній умові додаткових порівнянь об'єднання з іншими паралельними струменями вагонопотоків, що виходять з цієї ж станції, не роблять. Якщо ж вона задовольняє тільки необхідного умові, то, перш ніж виділити її в самостійне призначення, необхідно виявити варіант, що забезпечує більшу сумарну економію вагоно-годин при спільному проходженні декількох струменів вагонопотоків в транзитних поїздах через попутні станції напрямку. Струмінь задовольняє достатній умові, якщо

(3.2)

де – загальна приведена економія вагоно-годин від прослідування вагоном без переробки однієї або декількох технічних станцій, включаючи станцію призначення найбільш короткого струменя і розташованих за нею, год.

В декількох варіантах з рівними витратами вагоно-годин переробки і накопичення розподіл сортувальної роботи між станціями може бути різним. Ці варіанти слід перевірити на відповідність обсягу сортувальної роботи переробної спроможності станцій.

Найбільш складний у методі аналітичних зіставлень - перенесення призначень з початкових на наступні станції.

У 1948 р відділення експлуатації ВНИИЖТ за участю І. І. Васильєва внесло зміни в послідовність розрахунку, запропонувавши розглядати доцільність перенесення формування поїздів з попередньою на подальшу станцію після знаходження попереднього варіанту плану формування для двох станцій. Це дещо прискорює процес знаходження кращого варіанта. Однак аналітичний метод не гарантує знаходження оптимального варіанту плану формування поїздів.

Доповнюючи метод аналітичних зіставлень графічним зображенням вагонних струменів, В. С. Ларіонов запропонував їх залежно від величини поділяти за потужністю: достатньою, необхідною і малою. Крім того, струмені, що виходять з однієї станції, він групував по розрахунковим зонам. Границями зон служили станції, на які слідували опорні струмені, тобто ті, які задовольняли достатній умові, а зони поділялися на пояси, обмежені станціями, на які слідували струмені необхідної потужності. Тут збережені не тільки основні положення методу аналітичних зіставлень, але і витриманий порядок розрахунку, запропонований І.І. Васильєвим. Водночас графоаналітичний метод покращує наочність виконання розрахунків. Визначення кращого варіанту плану рекомендується починати з виділення в самостійні призначення опорних струменів, до яких відносяться струмені, що задовольняють:

• абсолютній умові

; (3.3)

• достатній умові

; (3.4)

• необхідній умові

; (3.5)

Для знаходження оптимального варіанту плану достатньо знайти кращі комбінації в межах ізольованих зон і нижніх опорних струменів, а після цього ув'язати обраний план з верхнім опорним струменем. За вихідне положення для кожної проміжної і нижньої зони приймають об'єднання всіх струменів кожної з них зі своїм верхнім опорним струменем. Якщо в межах проміжної або нижньої зони жодне з об'єднань струменів не задовольняє достатній умові, то доцільно всі струмені об'єднати з верхнім опорним струменем. Однак, таке приєднання струменів справедливо тільки для ізольованого розгляду планів формування станцій. Крім того, якщо у верхній зоні одне з об'єднань струменів не задовольняє необхідній умові, то ці струмені не розглядаються як конкурентоспроможні. Щоб спростити об'єднання струменів необхідної потужності, розрахункові зони розбивають на пояси і оптимальні комбінації струменів визначаються по ним.

Найбільш складно знайти оптимальну комбінацію об'єднань струменів в загальному випадку. Рекомендується виконувати розрахунки в два етапи. На першому знайти оптимальні комбінації для окремих станцій, а потім, зіставляючи уже відібрані конкурентоспроможні об'єднання, - кращі з них. Однак в цій частині розрахунку суворої послідовності немає, і тому отримати оптимальний варіант для всіх станцій одночасно неможливо. Відсутність теоретичних положень для об'єднання конкурентоспроможних струменів, а також строгих правил об'єднання струменів навіть в одній зоні і вибору варіанта плану для всього напряму не дає переваг цього методу перед аналітичними співставленнями і його практично не застосовують для розрахунку плану формування на мережі.

На уточнення аналітичних розрахунків направлена також пропозиція проф. Л.В. Одинцова. Він пропонує спочатку визначити розрахункову кількість призначень, а потім, використовуючи це число, знайти і сам варіант плану формування.

Доцільність спеціалізації струменів вагонопотоків до призначень визначається нерівністю

; (3.6)

з якого знаходиться розрахункове число значень

k=; (3.7)

при

; (3.8)

та

; (3.9)

де – час який зберігаеться на дільничних чи сортувальних станціях, год;

– вагонопотік, прямуючий до першої дільничної чи сортувальної станції, ваг;

k – розрахункове число значень;

- число вагонів у складі, ваг.

Причому, якщо число призначень більше числа кількості струменів вагонопотоків або дорівнює йому, то потреби у визначенні оптимального варіанту немає. В цьому випадку вагонопотік кожного струменя набувають право самостійного призначення. Якщо число призначень менше кількості струменів вагонопотоків, рекомендується скасувати найбільш слабкі з них, що забезпечують найменші заощадження вагоно-годин. Пропонується скасувати і дільничне призначення, прямуюче на першу попутну технічну станцію, як те, що не забезпечує заощадження вагоно-годин.

У даній методиці число призначень спеціалізованих поїздів визначають для кожної станції окремо. Однак відомо, що це в більшості випадків не може забезпечити знаходження оптимального варіанту плану для всього напряму. Крім того, у розрахунку часу економії для всіх струменів вагонопотоків підсумовуються, а отже, за витратами вагоно-годин струменя прирівнюються один одному. Тому наявність великих струменів вагонопотоків часто штучно збільшує число призначень. Такий порядок виділення струменів вагонопотоків в самостійні призначення повинен бути підкріплений додатковими перевірками і розрахунками. Методика пропонує виділяти струменя вагонопотоків в самостійні призначення так, щоб покрити витрати на їх накопичення. Цей прийом може забезпечити знаходження одного з ефективних варіантів, але не оптимального, так як паралельно розташовані вагонопотоки не розглядаються [16].