CC BY
14
«ТРАНСПОРТЫ СИСТЕМИ ТА ТЕХНОЛОГИ ПЕРЕВЕЗЕНЬ»
36ipHUK наукових праць ДНУЗТ iM. акад. В. Лазаряна. Вип. 14. 2017р.
УДК 656.212.5
Т. В. БОЛВАНОВСЬКА1*, П. О. ЯНОВСЬКИЙ2*, А. Р. М1ЛЯНИЧ3*
'* Каф. «Станци та вузли», Днгпропетровський нацюнальний ушверситет зал1зничного транспорту iMeHi академжа В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, м. Дншро, Укра!на, 49010, тел. +38 (056) 373-15-12, ел. пошта valentinovna.upp@gmail.com, ORCID 0000-0001-6462-8524
2 Каф. «Вшськово! тдготовки», Нацюнальний ав1ацшний ушверситет, пр. Комарова, 1, м. Кшв, Украша, 03058, тел. +38 (044)-406-77-44, (067)-403-15-76, ел. пошта niklu@ukr.net, ORCID 0000-0003-4430-5386
3 Каф. «Рухомий склад та кол1я», Льв1вська фшя Дшпропетровського национального ушверситету зал1зничного транспорту 1меш академжа В. Лазаряна, вул. 1ванни Блажкевич, 12, м. Льв1в, Украша, 79052, тел. +38 (067) 747 46 46,
ел. пошта milyan_74@ukr.net, ORCID 0000-0003-3583-792X
ДОСЛ1ДЖЕННЯ ОБЛАСТ1 ДОПУСТИМИХ РЕЖИМ1В ГАЛЬМУВАННЯ ПРИ ЗМ1Н1 ШВИДКОСТ1 РОЗПУСКУ СОСТАВ1В
Мета. Метою роботи е дослщження конф1гурацИ област1 допустимих режим1в гальмування вщчешв при змш1 швидкосп розпуску состав1в та И впливу на умови роздшення. Методика. Дослщження виконаш з ви-користанням метод1в математичного моделювання пркових процес1в. Результати. У статп виконано досль дження впливу швидкостей розпуску состаыв на конф1гуращю i площу областей допустимих швидкостей виходу вщчешв з гальм1вних позицш. Для оцшки якосл сортувального процесу використовуеться ризик нероздшення вщчешв на роздшових стршках. 3i зб1льшенням швидкосп розпуску ризик нероздшення вщчешв зростае, площа обласп допустимих швидкостей виходу вщчешв з гальм1вних позицш зменшуеться. Почат-кова швидшсть розпуску впливае в основному тшьки на величину початкового штервалу м1ж в1дчепами на вершиш прки, И вплив на умови прицшьного регулювання швидкосп скочування вщчешв е незначним. Для збшьшення площ1 обласп допустимих швидкостей можливо зм1нити обмеження та умови скочування - ско-ротити дальшсть скочування вщчешв - обмежити ii докочуванням вщчепу за граничний стовпчик останньо-го стршочного переводу Для зб1льшення площ1 обласп та сприянню зменшенню ризик1в нероздшення доць льно встановлювати на другий гальм1вний позицп уповшьнювач1, як1 мають велику допустиму швидк1сть входу на них. Наукова новизна. В результат! виконаних дослщжень отримано залежносп конфцурацп обласп допустимих режим1в гальмування вщчепа вщ його швидкосп на вершиш прки, що дозволяе спростити оцшку впливу швидкосп розпуску состава на величину штервал1в на роздшових елементах. Практична значимiсть. Результати виконаних дослщжень можуть бути використаш при розробш рекомендацш прко-вим операторам, черговим по сортувальним пркам та маневровим диспетчерам.
Ключовi слова: швидшсть розпуску, вщчеп, сортувальна прка, область допустимих режим1в.
Вступ
Розвиток та конкурентоспроможшсть зал1з-ничного транспорту в значнш м1р1 залежить вщ швидко! та яюсно! роботи зал1зничних станцш. За перюд свого обороту вагони тривалий час знаходяться на техшчних станщях, основними з яких е сортувальш. Покращення роботи сорту-вальних станцш дае можливють досягти скоро-чення тривалост знаходження вагошв на них, що зменшуе термш доставки вантаж1в, експлу-атацшш витрати на перевезення, дозволяе зб1-льшити переробну спроможнють елеменпв станци та покращуе яюсть використання юну-ючого техшчного оснащення. У сучаснш наущ юнуе декшька напрям1в покращення якост та ефективност роботи сортувальних станцш, ос-новш з них спрямоваш на штенсифшащю ви-конання розформування-формування состав1в.
Сортувальш прки е основним техшчним за-собом для розформування-формування состав1в
по!зд1в. У зв'язку з цим завдання вдосконалення !х роботи е актуальними для зал1зничного транспорту [1-4].
Анал1з л1тературних джерел та постановка задач1 дослщження
Швидюсть розпуску состав1в е одним з ос-новних показниюв, що визначають переробну спроможнють сортувальних прок [5]. В процес розформування-формування состав1в швидкють розпуску комплексно впливае на умови прищ-льного та штервального регулювання швидкос-т скочування вщчешв. З одше! сторони збшь-шення швидкосп розпуску зменшуе прям1 витрати часу на вказану операщю та забезпечуе зменшення тривалосн пркового циклу. В той же час, збшьшення швидкосп розпуску соста-в1в призводить до скорочення 1нтервал1в м1ж в1дчепами на вершиш прки i, як наслщок, ви-кликае збiльшення кiлькостi нероздшень вiдче-
doi: https://doi.org/10.15802/tstt2017/123145 © Болвановська Т. В., Яновський П. О., Мшянич А. Р. 2017
шв, що призводить до збiльшення обсягу робо-ти з лшвщацп «запусюв».
Для оцiнки впливу швидкостi розпуску на показники роботи прки виконано побудову областей допустимих режимiв гальмування вщчешв при рiзних швидкостях розпуску со-ставiв. Область допустимих режимiв гальмування вiдчепiв е ф^урою, кожна точка яко! вiдповiдаe режиму гальмування, що забезпе-чуе виконання вимог прицшьного та штерва-льного регулювання швидкостi скочування вiдчепiв. Використовувати обласп допустимих режимiв гальмування для оцшки режимiв гальмування запропоновано в [3]. У данш ро-ботi ця область будувалася на координатно! площинi, по вiсях яко! вщкладалися величини енергетично! висоти, яку погашають на пер-шiй i другiй гальмiвних позицiях. З огляду на те, що на реальних сортувальних прках керо-ваними параметрами е швидкост виходу вщчешв з гальмiвних позицiй, то в подальших дослiдженнях [6, 7] при побудовi областi допустимих режимiв гальмування по координа-тних вюях вiдкладалися швидкостi виходу вь дчешв з гальмiвних позицiй. На рис. 1 наведено загальний вигляд обласп допустимих швидкостей виходу вщчепа важко! вагово! категорп.
V
ОХ
® %
ху
и ©
дратi область можливих швидкостей виходу вщчешв з гальмiвних позицiй. Техшчш характеристики уповiльнювачiв (номiнальна по-тужнiсть, допустимi швидкостi входу), а та-кож положення точки прицшювання вносять додатковi обмеження на швидкосп виходу вь дчепiв з гальмiвних позицiй. Такими обме-женнями е наступш: 3 - за потужшстю пер-шо! гальмiвноl позицп; 4 - за потужшстю друго! гальмiвноl позици; 5 - за потужшстю третьо! (парково!) гальмiвно! позици; 6 - за ймовiрнiстю перевищення встановлено! шви-дкосн входу вiдчепа на уповiльнювач друго! гальмiвноl позицп; 7 - за ймовiрнiстю зупин-ки вiдчепа в уповшьнювачах парково! гальмь вно! позици [9]. Обмеження 1-7 дозволяють видшити область, в якiй забезпечуються до-пустимi швидкостi скочування вiдчепа та ви-моги прицiльного регулювання швидкосп йо-го скочування (заштрихована область на рис. 1).
Яюсть штервального регулювання швидко-стi скочування вщчешв може бути оцiнена за допомогою ризику нероздiлення вiдчепiв на ро-здiлових елементах [7, 8]
Г ^ - (ре - М[Тг ] + М[(м
= 1 Ф
г=1
х/ВД+Щ+Г
г+1
■ шт ,(1)
V
Рис. 1. Конфкуращя обласп допустимих швидкостей виходу в1дчепа важко!' вагово!' категори з гальм1вних позицш спускно!' частини прки
При цьому план i поздовжнiй профiль сор-тувально! гiрки накладають обмеження за максимальными швидкостями, яю можуть бути реалiзованi при виходi вщчепа з першо! галь-мiвно! позицп (ВГП) та друго! гальмiвний позици (СГП), вщповщно обмеження 1 i 2. За-значенi обмеження видшяють в першому ква-
де Ф(х) - функцiя Лапласа;
- початковий iнтервал мiж вiдчепами на вершинi гiрки;
(ре - мiнiмальний допустимий iнтервал на
роздшовому елементi;
М[гг ], М[(+1 ] - вщповщно, математичнi сподiвання випадково! величини часу скочування вщчепа вщ моменту вщриву до моментiв заняття i звiльнення роздiлових елементiв;
], +1] - вiдповiдно, дисперсп випадково! величини часу скочування вщчепа вщ моменту вiдриву до моменпв заняття i звшь-нення роздiлових елементiв;
тм - кшьюсть вагонiв в 7+1 вiдчепi; п - кiлькiсть вiдчепiв.
Вимоги штервального регулювання швид-костi скочування вщчешв накладають обмеження, якi вщповщають максимально допустимому ризику нероздшення вiдчепа, вiдповiдно з попереднiм i наступним на роздiлових елементах. В цшому обмеження 1, 2 i 8, 9 видiляють область швидкостей виходу вщчешв з гальмiв-них позицiй, в якiй забезпечуються вимоги ш-тервального регулювання Пи.
г
Областю допустимих режимiв гальмування Од е перетин областей Оп i Пи:
Од = О ^ О . В якостi обмежень обласп Од виступають тi самi обмеження, що вщзнача-лися для обласп Оп та додаються наступи обмеження: 8 - за умови роздшення вiдчепа з на-ступним вiдчепом; 9 - за умови роздшення вщ-чепа з попередшм вiдчепом.
Дослiдження залежностей показниюв регу-лювання швидкостi скочування вщчешв вiд режимiв гальмування показуе, що оптимальш режими гальмування з обласп О , як правило,
знаходяться на межах областi О. При цьому, якщо > и2 (стрiлка подiлу в першш парi вщ-чепiв розташована далi по маршруту скочування шж у другiй) оптимальнi режими знаходяться на обмеженнях 7, 4 i 6, а якщо < и2 (стр> лка подшу в першiй парi отцепов розташована ближче за маршрутом скочування шж у другш) то оптимальнi режими знаходяться на обмеженнях 3, 5 i 2.
Необхщно вщзначити, що в попереднiх дос-лщженнях побудова областей допустимих ре-жимiв гальмування виконувалося при постiйнiй швидкосн розпуску. Дослiдження впливу швидкосн розпуску на конфiгурацiю областi допустимих режимiв гальмування вiдчепiв дозволить оцшити напрямки вдосконалення конс-трукцп сортувальних гiрок для шдвищення !х переробно! спроможностi.
На сортувальних прках вiдбуваеться керо-ване скочування вщчетв. При цьому швид-юсть розпуску повинна бути такою, щоб на роздiлових елементах, розташованих до пер-шо! гальмiвно! позици, забезпечувалося гаран-товане роздiлення вiдчепiв iз заданою iмовiр-нiстю. Якщо роздiловi елементи розташову-ються пiсля гальмiвних позицiй, то на умови роздшення вщчешв впливають як початкова швидюсть розпуску, так i вибранi режими гальмування.
Аналiз результатiв дослщжень
Виконанi дослiдження показали, що швид-кiсть розпуску несуттево впливае на величину М [ti+1] - М [гi ], а також на дисперси випадко-вих величин часу скочування вiдчепа вщ моменту вiдриву до моменнв заняття i звiльнення роздiлових елеменпв в порiвняннi з впливом гальмiвних позицiй.
Початковий iнтервал мiж вщчепами на вер-шинi гiрки визначаеться за формулою
I - я0. + ,
(2)
де I, - довжина /-го вщчепа;
го вщчепа та наступного за ним;
V - швидкiсть розпуску.
Аналiз цього виразу показуе, що швидкiсть розпуску ютотно впливае на величину початко-вого iнтервалу на вершинi прки. В цiлому зб> льшення швидкосп розпуску призводить до звуження обласп О При цьому, змша величи-ни ризику нероздiлення вiдчепiв пов'язана на-самперед зi змiною початкового штервалу на вершинi гiрки i може визначатися за формулою [10]
И-1 Гtoг(Vo)-^ -М[г*] + М[4
,=1
^[г*] +
(3)
де (v0) - величина початкового штервалу на вершиш гiрки в залежносн вiд швидкостi роз-пуску;
М[г*], М^*] - вiдповiдно, математичнi сподiвання випадково! величини часу скочування вщчепа вiд моменту вiдриву до момен-тiв заняття i звiльнення роздшових елементiв при нормативно! швидкостi розпуску i вщпо-вiдному !й оптимальному режимi гальмування;
Щ[г*],ЩЛ*] - вiдповiдно, дисперсi! випадково! величини часу скочування вiдчепа вщ моменту вiдриву до моментiв заняття i звшь-нення роздiлових елеменпв при нормативно! швидкостi розпуску i вiдповiдному !й оптимальному режимi гальмування
Для встановлення впливу початково! шви-дкостi розпуску на конфшуращю областi Оп для вiдчепiв рiзних вагових категорiй було проведено ряд обчислювальних експериментiв на ЕОМ, яю показали, що змiна швидкостi розпуску переважно впливае тшьки на розташу-вання обмежень 3 i 6 (див. рис. 2). Дослщжен-ня проводилися для V = 1,0; 1,4; 1,7;2,0;2,5 м/с.
V
р
, +1 - вщповщно координата вщриву /-
Рис. 2. Конф^ращя обласп допустимих швидкостей
а) одновагонного в^епа легко! вагово! категорп;
Як видно з рис. 2, для вщчепа важко! вагово! категорп положення обмеження 6, яке вщпов> дае максимальнш швидкосп входу на СГП не змшюеться. Причиною таких змш (положення обмеження 6 не змшюеться) е те, що вщчеп на-бирае досить високу швидкють { виникае необ-хщнють його гальмування на СГП.
Для вщчешв, що складаються з 3 { 4 вагошв легко! вагово! категорп це вщбуваеться при швидкосп розпуску 1,7 м/с 1 бшьше (див. рис. 3).
Така ситуащя е справедливою для вс1х титв в!дчеп!в, кр!м одновагонних в!дчеп!в легко! вагово! категорп. Пщвищення швидкосп розпуску для цих вщчешв дозволяе дещо збшьшити швидкють !х входу на СГП { змютити обмеження 6 вправо без перевищення допустимо! вели-чини.
Рис. 3. Залежшсть швидкостi входу вщчешв на СГП вщ швидкостi розпуску состава
Анал1зуючи отримаш результати, можна зробити висновок, що збшьшення швидкосп розпуску вщчешв ютотно впливае на розм1ри
виходу в1дчепа при рiзних швидкостях розпуску для: б) одновагонного вщчепа важко! вагово! категорп
обласп Оп, зменшуючи !! площу. У той же час, зменшення Оп за рахунок змши положення обмеження 3 несуттево попршуе умови роздшення вщчешв на розрахункових стршках, оскшьки на обмеженш 3 знаходить-ся не бшьше 20 % оптимальних режим1в гальмування. Також змша положення цього обмеження не суттево впливае на умови прищ-льного регулювання швидкосп скочування так, як в його межах паркова гальм1вна пози-щя не працюе в граничних режимах. В свою чергу, змша положення обмеження 6 може значно полшшити умови роздшення вщчешв з одновагонними вщчепами легко! вагово! категорп, оскшьки при с^ >ст2 оптимальш ре-жими знаходяться саме на цьому обмеженш.
Для збшьшення площ1 обласп допустимих швидкостей було змшено обмеження та умови скочування. За умови закочування вь дчепу за граничний стовпчик останнього стршочного переводу (координата точки прицшювання зменшена на 110 м) для одновагонного вщчепу область мае наступний вигляд (рис. 4).
Для отримання бшьш повного ефекту до-цшьно обладнати другу гальм1вну позищю гальм1вними уповшьнювачами, яю допуска-ють бшьш висою швидкосп входу в них вщчешв, що дозволить збшьшити площу обласп
^п .
Виконаш дослщження дозволяють зробити висновок про те, що початкова швидкють розпуску впливае в основному ильки на величину початкового штервалу м1ж вщчепами на вершин! прки.
Рис. 4. Конф^ращя обласп допустимих швидкостей виходу вщчепа при рiзних швидкостях розпуску для одновагонного вщчепа за умови докочування до граничного стовпчика:
а) легка вагова категор1я; б) важка вагова категорiя
Висновки
Вплив початково! швидкостi розпуску на умови прицшьного регулювання швидкостi скочування вщчешв е незначним.
В цшому, виконаш дослiдження дозволяють отримувати оцiнку впливу швидкосп розпуску на сортувальний процес за допомогою аналпи-чних виразiв, а не iмiтацiйного моделювання, що ютотно спрощуе процедуру аналiзу.
Б1БЛЮГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Бессоненко, С. А. Математическая модель расчета параметров интервального торможения отцепов и переменных скоростей роспуска составов / С. А. Бессоненко, В. Н. Иванченко, А. М. Лященко // Вестник РГУПС. - 2013. - № 1. - С. 55-65.
2. Огар, О. М. Системний шдхвд до розрахунку рацюнальних технолопчних параметр1в дшчих сортувальних прок / О. М. Огар, К. А. Асеева, А. В. Со-ляншн // Восточно-европейский журнал передовых технологий. - 2011. - № 6/4 (54). - С. 41-44.
3. Бобровский, В. И. Ограничения режимов торможения отцепов на сортировочных горках /
B. И. Бобровский, Р. В. Вернигора, А. В. Кудряшов, Л. О. Ельникова // Вюник Дшпропетровського наць онального ушверситету зал1зничного транспорту 1меш академжа В. Лазаряна. - 2009. - Вип. 27 -
C. 30-35.
4. Шиш, В. О. Особливосп розробки Генераль-но!' схеми розвитку зал1зничного транспорту Укра!-ни ни перюд до 2020 року / В. О. Шиш // Зал1знич-ний транспорт Укра1ни. - 2009. - № 6. - С. 38-40.
5. Козаченко, Д. Н. Исследование влияния скорости роспуска составов на перерабатывающую способность сортировочных горок / Д. Н. Козачен-
ко, И. Е. Левицкий, Т. В. Болвановская // Наука и прогресс транспорта.. - 2012. - № 41. - С. 61-63. -DOI : 10.15802/stp2012/7667.
6. Бобровский, В. И. Оптимизация режимов торможения отцепов на сортировочных горках : монография : монография / В. И. Бобровский, Д. Н. Козаченко, Н. П. Божко, Н. В. Рогов, Н. И. Березовый, А. В. Кудряшов. - Днепропетровск : Ю. В. Маковец-кий, 2010. - 260 с. - ISBN 978-966-1507-25-7.
7. Bobrovskyi, V. Probabilistic Approach for the Determination of Cuts Permissible Braking Modes on the Gravity Humps / V. Bobrovskyi, D. Kozachenko, A. Dorosh, E. Demchenko [and others] // Transport problems. - 2016. - Vol. 11, Is. 1. - P. 147-155. - DOI : 10.20858/tp.2016.11.1.14.
8. Козаченко, Д. Н. Исследование условий интервального регулирования скорости скатывания отцепов на автоматизированых горках / Д. Н. Козачен-ко // Вюник Дшпропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту iменi академта
B. Лазаряна. - 2010. - Вип. 34. - С. 46-50.
9. Козаченко, Д. М. Дослщження допустимих режимiв гальмування ввдчешв на сортувальних пр-ках / Д. М. Козаченко // Восточно-европейский журнал передових технологий. - 2013. - № 4/3 (64). -
C. 25-28.
10. Болвановская, Т. В. Исследование влияния скорости роспуска на конфигурацию области допустимых режимов торможения отцепов / Т. В. Болвановская // Бюллетень научных работ Брянского филиала МИИТ. - 2015. - Вып. 7. -С. 30-34.
Стаття рекомендована до публ1кацИ' д.т.н., проф. Огарем О. М. (Украгна)
Надшшла до редколеги 18.12.2017.
Прийнята до друку 19.12.2017.
Т. В. БОЛВАНОВСКАЯ, П. А. ЯНОВСКИЙ, А. Р. МИЛЯНИЧ
ИССЛЕДОВАНИЕ ОБЛАСТИ ДОПУСТИМЫХ РЕЖИМЕ ТОРМОЖЕНИЯ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ СКОРОСТИ РОСПУСКА СОСТАВОВ
Цель. Целью работы является исследование конфигурации области допустимых режимов торможения отцепов при изменении скорости роспуска составов и ее влияния на условия разделения. Методика. Исследования выполнены с использованием методов математического моделирования горочных процессов. Результаты. В статье выполнены исследования влияния скоростей роспуска составов на конфигурацию и площадь областей допустимых скоростей выхода отцепов из тормозных позиций. Для оценки качества сортировочного процесса используется риск неразделения отцепов на разделительных стрелках. С увеличением скорости роспуска риск неразделения отцепов растет, а площадь области допустимых скоростей выхода отцепов из тормозных позиций уменьшается. Начальная скорость роспуска влияет в основном только на величину интервала между отцепами на вершине горки, ее влияние на условия прицельного регулирования скорости скатывания отцепов незначительно. Для увеличения площади области допустимых скоростей возможно изменить ограничения и условия скатывания - сократить дальность скатывания отцепов - ограничить ее докатыванием отцепа за предельный столбик последнего стрелочного перевода. Для увеличения площади области и содействию уменьшению рисков неразделения целесообразно устанавливать на второй тормозной позиции замедлители , которые имеют большую допустимую скорость входа на них. Научная новизна. В результате выполненных исследований получены зависимости изменения области допустимых режимов торможения отцепа от его скорости на вершине горки, что позволяет упростить оценку влияния скорости роспуска состава на величину интервалов на разделительных элементах. Практическая значимость. Результаты выполненных исследований могут быть использованы при разработке рекомендаций горочным операторам, дежурным по сортировочным горкам и маневровым диспетчерам.
Ключевые слова: скорость роспуска, отцеп, сортировочная горка, область допустимых режимов.
T. V. BOLVANOVSKA, P. О. YANOVSKY, А. R. MILYANYCH
STUDY OF ALLOWED BRAKING MODE WHEN CHANGING THE SPEED OF DISSOLUTION OF THE COMPOSITIONS
Purpose. The aim of the work is to study the configuration of the region of permissible braking regimes for rats when the dissolution rate of the compositions changes and its effect on the separation conditions. Methodology. The research was carried out using the methods of mathematical modeling of dairy processes. Results. The article investigates the effect of composition dissolution rates on the configuration and the area of the regions of permissible exit rats from the braking positions. To assess the quality of the sorting process, the risk of non-separating the rats on the dividing arrows is used. With the increase in the dissolution rate, the risk of non-separating the hooks increases, and the area of the permissible withdrawal rates of the trailing brakes decreases. The initial rate of dissolution affects mainly only the value of the interval between the rats at the top of the hump, its influence on the conditions of the aim control of the speed of rolling off the trains is insignificant. To increase the area of the permissible speed range it is possible to change the limitations and conditions of rolling - to shorten the range of rolling off the traps - to limit it by docking the father for the last column of the last switch. To increase the area of the area and to help reduce the risks of non-separation, it is advisable to install retarders at the second braking position, which have a high permissible entry speed on them. Scientific novelty. As a result of the performed studies, the dependence of the change in the permissible inhibition regimes of the detachment on its speed at the top of the slide is obtained, which makes it possible to simplify the evaluation of the effect of the dissolution rate on the value of the intervals on the separation elements. Practical significance. The results of the research can be used to develop recommendations to the mountain operators, duty on the sorting hump coaster and shunting dispatchers.
Keywords: dissolution rate, cut, sorting hump, range of permissible modes.
