Математична модель визначення раціонального варіанту механізації сортувальних гірок при застосуванні нових конструкцій гіркових горловин Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

ОРГАН1ЗАЦ1Я ТА УПРАВЛ1ННЯ ПРОЦЕСОМ

ПЕРЕВЕЗЕНЬ

УДК 656.212.5

Данько М.1., д.т.н., професор (УкрДАЗТ) Огар О.М., к.т.н., доцент (УкрДАЗТ) Розсоха О.В., ст. викладач (УкрДАЗТ)

МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ВИЗНАЧЕННЯ РАЦ1ОНАЛЬНОГО

ВАР1АНТУ МЕХАН1ЗАЦ11 СОРТУВАЛЬНИХ Г1РОК ПРИ ЗАСТОСУВАНН1 НОВИХ КОНСТРУКЦ1Й Г1РКОВИХ ГОРЛОВИН

Вступ. Ефективнють функцiонування сортувальних пристро'в залiзниць Укра'ни в першу чергу залежить вiд спроможностi 'х техшчних 3aco6iB забезпечувати рацiональне використання паливно-енергетичних, виробничих i перевiзниx ресурсiв при виконанш основних оперaцiй сортувального процесу. Стан використання вказаних ресур^в на даний момент е досить незадовшьним, що обумовлюеться рядом фaкторiв, серед яких основними е значний знос зaсобiв регулювання швидкостi скочування вщчетв з гiрки, недосконaлiсть конструкци сортувальних пристро'в i технологи сортувального процесу, вщсутнють систем пiдтримки прийняття ршень, низький рiвень автоматизаци та шшь В теперiшнiй час на рiвнi теоретичних дослiджень удосконаленню технологи роботи прки та ii конструктивних пaрaметрiв придiляеться достатньо уваги. Однак однозначний пщхщ до ii проектування i експлуатаци поки що не сформовано.

Постановка проблеми. Значний вплив на ефективнють функщонування сортувальних прок здшснюють конструктивш особливостi 'х колiйного розвитку. Саме його конструкщя визначае розмщення вагонних уповiльнювaчiв на плaнi прково'' горловини, 'х число в межах гальмових позицiй спускно'' частини i можливiсть застосування тих чи тших зaсобiв регулювання швидкостi скочування вщчетв. Традицшт пiдxоди до проектування пркових горловин з позицп використання паливно-енергетичних, виробничих i перевiзниx ресурсiв не в повнш мiрi задовольняють сучасним вимогам до 'х збереження, що було доведено авторами у [1-3]. У зв'язку цим актуальними е дослщження, що

спрямоваш на удосконалення конструктивних параметр1в пркових горловин i створення математичних моделей визначення рацюнальних вар1ант1в мехашзацй сортувальних гiрок.

AHmi3 до^джень i публЫацш. Вщомими вченими в областi удосконалення конструкцш та методiв розрахункiв параметрiв гiркових горловин е Абуладзе Л.В., Вульфсон Б.Н., Дашков М.Г., 1вашкевич В.К., Карпов А.М., Луговцов М.Н., Негрей В.Я., Образцов В.Н., Павлов В.С, Савченко I.C., Страковський 1.1., Уздш М.М., Gфiменко Ю.1. та ш. Основну увагу в працях зазначених вчених при виршенш задач оптимiзащ! конструктивних параметрiв сортувальних прок придшено пiдвищенню !х переробно! спроможност^ що обумовлювалось високими темпами сортувально! роботи. Проблема збереження ресурсiв при вщносно низьких цiнах на паливо, електроенергiю, засоби регулювання швидкостi скочування вщчешв та високiй надiйностi !х функцiонування на той час не була актуальною.

Формулювання мети (постановка завдання). Метою дано! роботи е шдвищення ефективност функцiонування сортувальних прок залiзниць Укра!ни за рахунок впровадження рацюнальних конструкцш пркових горловин i варiантiв мехашзацй гальмових позицiй, для чого необхщно розробити вiдповiдну математичну модель.

Визначення ращонального варiанту мехашзацй сортувально'1 zipKu при застосуванш нових конструкцш гiркових горловин. Рацюнальний варiант мехашзацй сортувально! прки для задано! конструкцi! гiрково! горловини пропонуеться визначати за критерiем мiнiмуму капiталовкладень у вагонш уповiльнювачi, якi передбачаеться використовувати на спускнш частинi та шдпркових колiях.

Цiльову функцiю пропонуеться записати у наступному анал^ичному

видi

£ N ■ N. ■ K + МПГП ■ N ■ КПГП ^ K г=1 уп дк ynt уп ск уп упш

де n - число гальмових позицш (ГП) в межах спускно! частини; N уп.' N^ - число вагонних уповiльнювачiв вщповщно на i-й ГП спускно! частини i парковiй ГП (ПГП);

N. - число дiльниць колiй, на яких розташовуеться i-та ГП

OKi

спускно! частини;

К

К

- вартють вагонних уповiльнювачiв, що передбачаеться

уп/ уп

застосовувати вщповщно на г-й ГП i ПГП;

N - число сортувальних колш.

ск

Дана задача виршуеться при наступних обмеженнях-нерiвностях

0 < ЫуПг < N

тах.

<уп ;

0 < Нгг < Nупl • Комг;

Т дпб ( пб )- дхб (хб ) < т тах тДпб ( ПБ )- дхб (хб ) < т тах.

Остр 0 5 0уп 0 '

Т дхб (хб )-дпб ( пб ) < т тах т^б (хб )-дпб ( пб ) < т тах.

0 стр 0 0 уп 0

V гп < V у вх дхб (хб ) - ктах

i обмеженнях-рiвностях

Т дхб ( хб )- дпб ( пб ) = т шах, 0ост.стр _ 0 ;

N

пгп уп

И

уп пгп

„ДХБ(ХБ)2 - 1ДХБ(ХБ)2 у вх пгп „ вих пгп

2 g

/

ДХБ(ХБ)

4

+ 1пгп ' у'пгп ао

ДХБ ( ХБ )

— о — о кр св

ДХБ ( ХБ )

- о

ДХБ ( ХБ ) ^ -3

„ ДХБ (ХБ) _ „ _

„вхпгп _ „к _

V

к - 1 + 2 ' g ДХБ (ХБ) • 1к •

ДХБ ( ХБ ) г - а - а

ДХБ ( ХБ ) ДХБ(ХБ ) ДХБ(ХБ) - о - о - о

10

- 3

V к -1

V к - 2

V

к - 2 + 2 • gДXБ(ХБ) • ^ -1

ДХБ(ХБ) I - о - о

V к - 1 0 скк -1

ДХБ (ХБ) ДХБ(ХБ) ДХБ (ХБ) - о - о - о

к—1

'к-1

к -1

10

- 3

2/

^ - 3 + 2 • gДXБ(XБ) •1

к - 2

ДХБ ( ХБ ) / - о - о

V к - 2 0 скк-2

ДХБ ( ХБ ) ДХБ ( ХБ ) ДХБ(ХБ) - о - о - о

Зк-2

Т о

к—2

к-2

10

- 3

V _ 2

V _ 1

V2 + 2 • /

/

• I •

1 + 2 • g ДХБ (ХБ) • 12

Л

ДХБ(ХБ) ДХБ(ХБ) ДХБ (ХБ) ДХБ(ХБ)

I - о - о - о - о - о

V 2 о ск2 св2 сн2 г2 у

10

- 3

^ + 2 • g ДХБ (ХБ) • ^ •

/ Л

ДХБ(ХБ) ДХБ(ХБ) ДХБ (ХБ) ДХБ(ХБ)

I - о - о - о - о - о

V 1 о ск1 св1 сн1 гу у

10

- 3

^ _ Vр;

Ьг

Н г _ Е ИГ ■ г } _аг г

1

к

к

к

к

к

де Nупx - максимально можливе число вагонних уповiльнювачiв, що може бути укладено на г-й ГП;

НГ - потрiбна величина гальмування дуже хорошого бiгуна (ДХБ) або хорошого (ХБ) на г-й ГП, кДж/кН;

Ьном , ЬуООПт - номшальна потужнiсть вагонних уповiльнювачiв Н ГП i ПГП, кДж/кН;

ТДТР (ПБ УДХБ (ХБ), ТДП (ПБ УДХБ (ХБ) - розрахунковий штервал мiж вагонами,

що скочуються у розрахунковому сполученш ДПБ(ПБ)-ДХБ(ХБ), вiдповiдно на стршках i вагонних уповiльнювачах, с;

Т^тах - максимально можливий iнтервал на вершинi гiрки (ВГ), с;

тДХБрХБ ь ДПБ (ПБ), тДуБ (хб ь дпб (ПБ) - розрахунковий штервал мiж вагонами,

що скочуються у розрахунковому сполученш ДХБ(ХБ)-ДПБ(ПБ), вщповщно на стрiлках i вагонних уповшьнювачах, с;

УВГП ДХБ(ХБ) - швидкiсть входу ДХБ(ХБ) на ГП спускно! частини, м/с;

Утах - максимально можлива швидюсть входу вагонiв на вагоннi уповiльнювачi ГП спускно! частини, м/с;

ТоДХТ(ТБрУДПБ(ПБ) - розрахунковий штервал мiж вагонами, що

скочуються у розрахунковому сполученш ДХБ(ХБ)-ДПБ(ПБ), на останнш роздiловiй стрiлцi, с;

УвХпш) - швидкiсть входу ДХБ(ХБ) на ПГП, м/с;

УвДХХПРП - швидкють виходу ДХБ(ХБ) з ПГП, УДХПРП = 1,4 м/с;

(ХБ) - прискорення вшьного падiння з урахуванням моменту шерци мас, що обертаються, ДХБ(ХБ), м/с ;

1ПГП - довжина дшьнищ ПГП, м; ¡ПГП - крутизна уклону ПГП, о/оо; соДХБ(ХБ) - основний питомий ошр ДХБ(ХБ), Н/кН;

юкр, ®св (ХБ\ ®сн (ХБ) - ДOдатковi питомi опори ДХБ(ХБ) вiдповiдно вщ кривих, середовища i вiтру, стгу та iнею в межах ПГП, Н/кН;

Ук, УкУк_2,—, У2, у - швидкост ДХБ(ХБ) вiдповiдно у кiнцi ^го, ^ 1-го, ^2-го, ... , 2-го i 1-го технологiчних елементiв, м/с;

V, - початкова швидкiсть розпуску, м/с;

/к, /к_15 /к_2,—, /2, /1 - довжина вiдповiдно k-го, -го, ^2-го, ... , 2-го i 1-го технологiчних елементiв, м;

/к, /к_15 /к_2,—, /2,/ - крутизна вщповщно k-го, -го, k-2-го, ... , 2-го i 1-го технологiчних елементiв, о/,

оо?

а , ю , а , — , ю , а - додатковии питомии отр

СКк СКк_1 СКк_2 СК2 СК1

ДХБ(ХБ) вiд стрiлок i кривих вщповщно на ^му, k-1-му, ^2-му, ... , 2-му i 1-му технолопчних елементах, Н/кН;

юСвБ(ХБ), юСвБ(ХБ), юСвБ(ХБ), — , юСвБ(ХБ), юСвБ(ХБ) - додатковии питомий

к к_1 к_2 2 1

отр ДХБ(ХБ) вщ середовища i вiтру вiдповiдно на ^му, k-1-му, k-2-му, ... , 2-му i 1-му технологiчних елементах, Н/кН;

®сн(ХБ), ®сн(ХБ), юСНБ(ХБ), —, юСНБ(ХБ), юСНБ(ХБ) - додатковии питомий

к к_1 к_2 2 1

отр ДХБ(ХБ) вщ стгу та iнею вiдповiдно на ^му, ^1-му, k-2-му, ... , 2-му i 1-му технологiчних елементах, Н/кН;

юДХБ (ХБ), юДХБ (ХБ), юДХБ (ХБ), — , юДХБ (ХБ), юДХБ (ХБ) - питома величина

к к—1 к_2 2

гальмування ДХБ(ХБ) вiдповiдно на k-му, ^1-му, k-2-му, ... , 2-му i 1-му технологiчних елементах, Н/кН

1000•h

Г

ДХБ (ХБ) __

7 ь

де У=[1,к];

И^ - енергетична висота ДХБ(ХБ), що гаситься на 7-му технологiчному елеменл, кДж/кН;

Ур - швидкiсть розпуску составiв, м/с;

а-, Ь■ - номери вщповщно першого i останнього технолопчних елементiв М ГП.

Потужнiсть гальмових засобiв сортувально! гiрки повинна бути достатньою для реалiзацil встановлено! швидкост розпуску составiв i допустимо! швидкост зiткнення вагонiв на пiдгiркових колiях у будь-яких метеорологiчних умовах. У зв'язку з цим можливють застосування варiантiв механiзацi! повинна перевiрятись для сприятливих i несприятливих умов скочування вагошв.

Пропонуеться двостадiйний шлях розв'язання дано! задач^ На першiй стади спрощуеться система рiвностей, що дозволяе зменшити вимiрнiсть фазового простору дискретно! системи. На другому еташ використовуеться метод спрямованого перебору варiантiв у дискретному фазовому просторi [4].

Екстремальш комбiнаторнi задачi в загальному виглядi формулюються таким чином: мiнiмiзувати цiльову (критерiальну) функцiю / (х) при дотриманнi системи обмежень

(х) < Ь, у = Ъп;

де х - вектор незалежних булевих змшних: х = (х; . = 1, т), е{о,1}, г = 1, т ;

т - кiлькiсть змшних;

п - кiлькiсть обмежень;

gj (х) - функцi! незалежних змшних, у = 1, п;

Ьу - цiлi або ращональш числа, у = 1, п.

1ншими словами, необхщно знайти такий вектор значень булевих змшних х = (хг.; . = 1, т), який за умови задоволення вЫм нерiвностям gj (х) < Ьу, у = 1, п перетворюе в мтмум функщю /(х).

Вектор значень булевих змшних, що задовольняе системi обмежень, прийнято називати припустимим планом. Припустимий план, що звертае щльову функщю в мтмум, називаеться оптимальним планом.

До наведено! вище форми зводиться i задача розмщення вагонних уповiльнювачiв та визначення !х рацiонального числа на спускнiй частиш та парковiй гальмовiй позицi!.

Повна множина G варiантiв рiшення комбшаторно! задачi являе собою прямий (декартовий) добуток

О = X! X X2 X ... X Xт ,

де X- множина можливих значень незалежно! змшно! .

Оскiльки Xi = {о, 1}, . = 1, т, множина О складаеться з 2т рiзних двiйкових т -розрядних комбшацш вiд (0, 0,...,0) до (1, 1,...,1) включно.

Метод спрямованого перебору передбачае послiдовне дроблення множини О варiантiв рiшення задачi, яке проводиться доти, поки не встановлюеться оптимальний план або факт неспшьност системи обмежень.

Критерш вибору пiдмножини варiантiв для подальшого розбиття слiд сформувати таким чином, щоб скоротити до мтмуму кiлькiсть варiантiв рiшення комбiнаторно! задачi i направити фазову криву в напрямку бшьш оптимального рiшення.

Новi пiдмножини варiантiв, що одержуються в результат розбиття, пiддаються формальному аналiзу, метою якого е максимальне скорочення обсягу шформаци, що оброблюеться на кожному етат розв'язання комбiнаторно! задач^

Кiнцевим результатом розв'язання задачi, що розглядаеться, слщ вважати припустимий план, найкращий (за розглянутим критерiем) iз встановлених до фiксованого моменту часу.

Висновки. Результатом рацiоналiзацi! технiчного оснащення сортувально! гiрки може бути отримання декiлькох альтернативних варiантiв механiзацi!. У цьому випадку вибiр конструкцi! прково! горловини слiд здiйснювати за допомогою комплексного критерш, який о^м приведених витрат, додатково враховуе показники надшносл функцюнування сортувального пристрою у вар1антах проектних ршень, що розглядаються.

Запропонована математична модель може бути також використана при виршенш питань, пов'язаних з переобладнанням гальмових позицш iснуючих сортувальних гiрок залiзниць Укра!ни, а також для аналiзу ефективностi варiантiв мехашзаци, що застосовуються.

Список лтератури

1. Огар О.М. Анал1з 1 особливосп конструкци пркових горловин вггчизняних сортувальних пристро!в / О.М. Огар, О.В. Розсоха, С.М Светличний // Зб. наук. праць. -Харкав: УкрДАЗТ, 2007. - Вип. 85. - С. 57-64.

2. Огар О.М. Напрямки удосконалення конструкцш пркових горловин сортувальних пристро!в з позицп ресурсозбереження / О.М. Огар, О.В. Розсоха //

Схщно-Свропейський журнал передових технологш. - Харкав, 2007. - № 5/2(29). - С. 54-58.

3. Огар О.М. Сфери застосування нових пркових горловин / О.М. Огар, О.В. Розсоха // Зб. наук. праць. - Донецьк: Дон1ЗТ, 2009. - Вип. 17. - С. 5-8.

4. Литвиненко А.Е. Метод направленного перебора в системах управления и диагностирования / А.Е. Литвиненко. - К., 2007. - 328 с.

УДК 628.477:656.2

Зеленько Ю.В., к.т.н., доцент (ДНУЖТ)

ПРИНЦИПЫ РАЦИОНАЛЬНОГО РЕСУРСОПОТРЕБЛЕНИЯ ПРИ УТИЛИЗАЦИИ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ

Введение. Одними из важнейших принципов устойчивого экономического и социального развития Украины являются рациональное использование природных ресурсов и обеспечение экологической безопасности населения.

Постановка задачи. Наряду с отраслями, которые традиционно оказывают негативное влияние на окружающую среду, такими как энергетика, металлургия, и др. - значительное влияние оказывают различные виды транспорта, в том числе железнодорожный транспорт. Среди основных факторов обуславливающих влияние железнодорожного транспорта на экологическую обстановку в Украине выделяются:

- загрязнение окружающей среды в результате аварий при перевозках экологически опасных грузов;

- низкая топливная экономичность, большой объем потребления энергетических ресурсов;

- потребление невозобновляемых природных ресурсов при эксплуатации железнодорожного транспорта (топливо, масло, вода, воздух, металл, древесина и т.д.);

- загрязнение природной среды различными сыпучими грузами при их погрузке, выгрузке и транспортировке, мусором и отходами предприятий железнодорожного транспорта.

В последнее время на железнодорожном транспорте активизировалась работа по снижению вредного воздействия на