CC BY
69
УДК 681.5:656.073:622.33
Ю.Д. Приступа
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫМИ ПОТОКАМИ УГОЛЬНЫХ КОМПАНИЙ
В условиях проводимых экономических реформ повышаются требования к эффективности работы железнодорожного транспорта и взаимодействию в работе между станцией примыкания и железнодорожными путями необщего пользования промышленных предприятий на основе единой технологии.
В настоящее время каждый угольный холдинг включает совокупность угледобывающих предприятий, угольных складов различного назначения и объёмов, транспортных путей и железнодорожные станции, технических устройств, потребителей угольной продукции. Эта совокупность объектов, их функциональная взаимосвязь, пространственно-временное расположение характеризуется всеми признаками сложной управляемой системы (рис.1).
Угольный холдинг
л
сз
&
к
Шахты, разрезы, обогатительные фабрики
Угольные
склады
Предприятия
ПТУ
-ЛЛЛ^
*
о
к
3
а
5К
3 к
4 2
-ЛЛЛ^
ржд
Рис. 1. Структурно-функциональная схема производства и реализации угольной продукции
Функционирование этой системы происходит в стохастической среде в виде внешних и внутренних воздействий, под влиянием которых вероятность детерминированного развития системы в пределах проектных параметров и режимов не всегда обеспечивается. На рис. 1 функциональные
связи, имеющие свойства детерминированных связей, обозначены прямыми стрелками, а стохастические - извилистыми.
Основными причинами и факторами, влияющими на стабильность работы угольного холдинга, являются неравномерные потребности угольного рынка, недостаточный уровень разведанности угольных месторождений по качеству и количеству угля, аварии и инциденты, климатические условия, ограничения по промышленной и экологической безопасности, наличие множества самостоятельно управляемых компаний-собственников подвижного состава и инфраструктурных объектов.
В структуру разрабатываемой автоматизированной системы управления технологическими процессами погрузочно-транспортных предприятий (АСУ ПТП), а также системы поддержки принятия решений (СППР), составной частью входят информационное, программное, техническое, организационное, метрологическое, правовое и лингвистическое обеспечение. Для анализа и выработки управляющих воздействий в СППР транспортных предприятий, как правило, применяется имитационное моделирование, экстраполяция ретроспективной информации, ситуационный анализ и др. Во всех случаях используются алгоритмы, разработанные на основе анализа реальной ситуации, ретроспективной информации.
В качестве объекта исследований принято погрузочно-транспортное управление (ПТУ) «Восточный Кузбасс» ОАО «СУЭК-Кузбасс». Единый технологический процесс работы железнодорожного пути необщего пользования ОАО «СУЭК-Кузбасс» ПТУ «Восточный Кузбасс» и станции примыкания Терентьевская Западно-Сибирской железной дороги (филиала ОАО «РЖД») предусматривает:
- рациональную систему организации работы железнодорожного пути необщего пользования ОАО «СУЭК-Кузбасс» ПТУ «Восточный Кузбасс» и станции примыкания Терентьевская, обеспечивающую единый ритм перевозочного и производственного процессов;
- выполнение планов перевозок грузов, улучшение использования грузоподъемности и вместимости вагонов;
- обеспечение непрерывности и максимальной параллельности при выполнении операций с вагонами;
- обеспечение сохранности вагонов и грузов, безопасности движения и техники безопасности при производстве маневровых и грузовых
операций;
- диспетчерское руководство маневровой и грузовой работой на железнодорожном пути необщего пользования ОАО «СУЭК-Кузбасс» ПТУ «Восточный Кузбасс» на основе взаимной информации о подходе поездов и грузов;
- рациональное распределение работы между локомотивами, эффективное использование технических средств;
- взаимопомощь коллективов при выполнении сменно-суточных планов работы;
- работу железнодорожного пути необщего пользования ОАО «СУЭК-Кузбасс» ПТУ «Восточный Кузбасс» и станции примыкания Терен-тьевская в зимних условиях.
Для создания АСУ ПТП проведён анализ пропускной способности на три периода развития предприятий ПТУ «Восточный Кузбасс»: до реконструкции, в период реконструкции и перспективное развитие после реконструкции (рисунок 2). По результатам анализа разработаны предложения для перспективного развития ПТУ и создания АСУ ПТП.
Перерабатывающая способность станции «Соколовская» до реконструкции (рис.2а) определяется по формулам
В = N ■ Ь ■ Р; N = 1440'Р' кп ;
коловская»; Р - количество приёмо-отправочных путей; кп =0,85- коэффициент использования полезной работы для приёмо-отправочного пути (); Т - суммарное время занятия приёмо-отправочного пути поездами; Тпор - время занятия приёмоотправочного пути порожними поездами; Тгр -время занятия приёмо-отправочного пути гружёными поездами; 1пр/т - время на операции по прибытию состава порожних вагонов со станции «Тыхта» на станцию «Соколовская»; 1от/с - время на операции по постановке, уборке вагонов на погрузочные комплексы; tфор - время на операции, связанные с окончательным формированием поезда на станцию «Тыхта»; tот/т - время на операции по отправлению поезда на станцию«Тыхта»; км -коэффициент месячной неравномерности [1].
Существующая перерабатывающая способность станции «Соколовская» (рис.2б) и после реконструкции (рис. 2в)
В —
N • Ь
N —
1440•Р
(2)
Т — Тпор + К • Тгр ;
Т
т,_ -1
Т — і 7+ і. + і / ; к —
гр от/с фор от/т? м
гр
где В - перерабатывающая способность станции «Соколовская» до реконструкции; N - максимальное количество поездов, перерабатываемых на одном приёмо-отправочном пути; Ь - средняя длина поезда, перерабатываемого на станции «Со-
К т
м
Аналогично проведён расчет перерабатывающей способности станций «Тыхта», «Челя» «Парк О». Итоговые результаты провозной и перерабатывающей способности перегонов и станций до и после реконструкции см. на рис. 3.
Пропускная и провозная способность перегона «Тыхта - Соколовская» до реконструкции (рисунок 4), существующая и после реконструкции (строительство двух новых путей и удлинения существующих путей) (рис. 5) определяется по формулам:
365 • N гр
О —--------------гр
• 2 • F
-^гр н
Nгр - к
N • к
+1
к
н
м
а
Рис.2 . Схема железнодорожных путей ОАО «СУЭК-Кузбасс»: а - до реконструкции; б - существующая; в - после реконструкции
Н Перерабатывающая способность до реконструкции □ Перерабатывающая способность после реконструкции
Количество
груженых
Парк «О» и
«Д»
Тыхта Соколовская Челя
Наименование станции
б
в
Рис. 3 . Перерабатывающая способность станций
Рис.4. Провозная способность перегона «Тыхта - Соколовская» до реконструкции
Рис. 5. Провозная способность перегона «Тыхта - Соколовская» после реконструкции
(1440 + г тех) ■« ■ к.
N =■
к, = ■N гр
(3)
N об
Т — 1Т 1 пер 21 об
пер
N = N - N •
1У об 1У н 1У гр;
+ ЪТ-тр + Тп + Тс +
+ 2 ■ Тп2 + Тс2 + 5Трз ’ где О - провозная способность перегона «Тыхта -Соколовская» до реконструкции; Nгр - пропускная способность в грузовом направлении; Qгр - средний вес грузового поезда брутто (16*68 = 1088 т); Ен - отношение веса грузового поезда нетто к весу брутто (68/90=0,75) [3]; ^ - коэффициент месячной неравномерности; Nн - величина пропускной способности в парах поездов; 1440 - количество минут в сутках; tmех - время на технологическое «окно», для однопутного перегона [3]; ан - коэффициент надежности, с учетов отказов устройств
СЦБ и связи на однопутных участках [3]; К - количество поездов в расчетном периоде графика; Тпер - период графика; кн - коэффициент непарно-сти (кн = 3 / 2 = 1,5); N06 - пропускная способность в обратном направлении; Тоб - время следования поезда в обратном направлении; Тгр - время следования поезда в грузовом направлении; Тп - интервал попутного следования поездов на станции «Тыхта»; Тс - интервал скрещения поездов на станции «Соколовская»; Тп2 - интервал попутного следования поездов на станции «Соколовская»; Тс2 - интервал скрещения поездов на станции «Тыхта»; Трз - время на разгон и замедление поездов.
Аналогично вычисляется пропускная и провозная способность перегона «Тыхта - Парк «О» до реконструкции (рис. 6), существующая (рис. 7) и после реконструкции (строительства разъезда «Тихоновский», рис. 8) .
Рис. 6 - Провозная способность перегона «Тыхта - Парк «О» до реконструкции
Тт 1т 1ш ТоВг ър}
Рис. 7. Существующая провозная способность перегона «Тыхта - Б/П 20км - Парк «О»
Рис. 8. Провозная способность перегона «Тыхта - Парк «О» после реконструкции
Итоговые результаты провозной способности перегонов до и после реконструкции приведены в табл. 1. Погрузочные возможности станции Те-рентьевская (погрузки ОАО "СУЭК") приведены в табл.2.
Рассмотренную структурно-функциональную схему производства и реализации угольной продукции предлагается идентифицировать как сложную систему. Согласно приведённым графикам и алгоритмам система включает несколько подсистем, взаимодействие между которыми при управлении с существующих диспетчерских пунктов не всегда эффективно. Анализ показал, что объекты этой системы являются управляемыми, что подтверждается наличием прямых и обратных управляющих связей, выходные воздействия непосредственно используются для выработки управляющих воздействий, реализация которых изменяет состояние объекта в будущие периоды.
Поэтому разработка и внедрение АСУ ПТП в структуре ПТУ «Восточный Кузбасс» позволит:
- повысить перерабатывающую способность станций за счёт сокращения времени заня-
тия приёмо-отправочного пути поездами, в том числе времени на операции по прибытию состава порожних вагонов со станции; на операции по постановке, уборке вагонов на погрузочные комплексы; на операции, связанные с окончательным формированием поезда; на операции по отправлению поезда;
- увеличить пропускную и провозную способность перегонов за счёт сокращения коэффициент месячной неравномерности, коэффициента непарности, количество поездов в расчетном периоде графика, коэффициента надежности.
Для разработки и внедрения автоматизированной системы управления транспортными потоками в структуре ПТУ «Восточный Кузбасс» необходимо совместно получить и реализовать следующие научно-практические результаты:
1) выявить особенности и перспективные направлений развития автоматизированных систем управления транспортно-технологическими потоками крупных угольных компаний;
2) разработать общую структуру и информационное обеспечение АСУ ПТП для управления
Таблица 1 . Провозная способность перегонов в грузовом направлении
Наименование перегона Г1 - провозная способность перегона до реконструкции Г2 - провозная способность перегона после реконструкции станции «Соколовская» Г3 - провозная способность перегона после реконструкции и строительства разъезда «Тихоновский»
млн. т/год вагонов/ сутки млн. т/год вагонов/ сутки млн. т/год вагонов/ сутки
Соколовская -Тыхта 7,7 310 15 600 15 600
Тыхта -Терентьевская 12 485 18 700 26,6 1060
Таблица 2 . Погрузочные возможности станции Терентьевская
Предприятие Расстояние, км 2011 г. Перспектива
тыс. т/год вагонов в сутки тыс. т/год вагонов в сутки
Камышанский 21,5 1 200 47 2 700 107
Майский 17 1 000 39 1 200 48
ш. 7 20,6 4 000 158 4 500 179
ш. Котинская 20,6 6 000 237 7 000 278
СДС 0 0 6 300 250
Заречный 2 000 80 6 000 238
Всего 14 200 561 27 700 1 100
неравномерными транспортно-технологическими потоками угольного холдинга;
3) апробировать и адаптировать к реальным условиям элементы автоматизированной системы управления неравномерными транспортными потоками в угольном холдинге;
4) внедрить автоматизированной системы управления неравномерными транспортными потоками угля в холдинге ОАО «СУЭК».
Указанные задачи в настоящее время решаются под руководством и непосредственном участии автора специалистами ПТУ «Восточный Кузбасс».
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Бородин А.Ф. Становление и развитие единой технологии работы станций примыкания и железнодорожных путей необщего пользования (цикл статей) / А.Ф.Бородин, Г.Е. Давыдов, А.В. Тонких, М.И. Шмулевич // бюл. трансп. инф. - 2009. - № 7. - С. 8-14.
2. Боровикова М.М. Организация движения на железнодорожном транспорте/ М.М. Боровикова -М.: Маршрут, 2003. — 368 с.
□Автор статьи:
Приступа Юрий Дмитриевич, директор ОАО «СУЭК-Кузбасс» «Погрузочно-транспортное управление, г. Ленинск-Кузнецкий. Тел. (384-56) 5-22-40
