CC BY
125
13. Thomson W. T., Gilmore R. J. Motor current signature analysis to detect faults in induction motor drives - fundamentals, data interpretation, and industrial case histories / Proceedings of the thirty-second turbomachinery symposium. - Texas, 2003. - pp. 145 - 156.
14. Rusov V. A. Diagnostica defectov vrashaushegosya oborudovaniya po vibracionnym signalam (Diagnosis defects using rotating machinery vibration signals). Perm, 2012, 252 p.
УДК 656.212.2.073.22
Е. Д. Псеровская, И. Н. Кагадий
МОДЕЛИРОВАНИЕ ГРУЗОВОЙ РАБОТЫ СТАНЦИИ ВО ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С ПУТЯМИ НЕОБЩЕГО ПОЛЬЗОВАНИЯ
В статье приведен анализ функционирования сложных транспортных систем, охарактеризованы основные принципы использования имитационного моделирования в организации перевозочного процесса на железнодорожном транспорте. Рассмотрен метод создания объектно-ориентированной модели для описания динамики взаимодействия грузовой станции и пути необщего пользования.
Современные станции и транспортные узлы являются сложными системами, которые нельзя рассчитывать по частям, так как слишком сильно их взаимное нелинейное влияние. Утвержденная для ОАО «РЖД» «Инструкция по расчету наличной пропускной способности железных дорог/МПС СССР; утв. 24.04.89.» [1] использует аналитический детерминированный подход и, следовательно, сохраняет все погрешности метода. Так, например, загруженность станции рассчитывается отдельно по паркам, горловинам, сортировочным и грузовым устройствам. Поскольку взаимодействие технологических линий друг на друга достаточно сильное, то такой способ не всегда дает объективные значения исследуемых параметров станции.
В имитационном моделировании структура модели отражает структуру реального объекта моделирования на некотором уровне абстракции, а связи между компонентами модели являются отражением реальных связей. В работах [2, 3] приводится описание системного взаимодействия грузовой станции и пути необщего пользования и функционирования двух представленных объектов как системы массового обслуживания. Для оптимизации местной грузовой работы на станциях и промышленных транспортных предприятиях актуально анализировать данные экспериментов и получать на их основе функциональные характеристики управляемой моделируемой системы.
Исследуемая система представлена в виде системы массового обслуживания (СМО): многофазной многоканальной СМО сложной структуры с различными видами заявок. Модель, исходя из такой структуры, состоит из имитации функционирования грузовой станции и грузового пункта [3]. Сетевой график работы грузовой станции и пути необщего пользования приведен на рисунке 1.
Таким образом, цикл обслуживания любой заявки структурно включает в себя несколько фаз обслуживания, которые в свою очередь состоят из элементов, на которых выполняются в определенной последовательности и с известной затратой времени простейшие операции. Начальные базисные элементы отмечены а^ а конечные - уь Все остальные фазы Pi являются промежуточными [4]. К базисным относится занятость технологических линий станции для подачи на грузовой пункт (приемоотправочный парк, система расформирования, сортировочный парк, горловины станции; операции 1 - 7 на рисунке 1), к конечным - элементы станции для отправления составов на сеть дорог (грузовые устройства пунктов погрузки-выгрузки, система формирования, сортировочный парк, приемоотправочный парк; операции 8 - 32 на рисунке 1), а промежуточные - элементы простоев и ожидания выполнения операций на базисных и конечных элементах.
■Ё ИЕ ИЗВЕСТИЯ Транссиб а 91
92 ИЗВЕСТИЯ Транссиба № 1(25) ОП4 С
Таким образом, рассматриваемую систему можно представить как совокупность фаз, из которых любая последующая примыкает к предыдущей, а каждая фаза состоит из набора базисных и промежуточных элементов. В соответствии с порядком обслуживания заявок один и тот же элемент системы может входить в состав нескольких фаз в качестве базисного или промежуточного их элемента.
Состояние объекта исследования в каждый момент времени Т может описываться как входными параметрами А, характер воздействия которых повсеместен и подчинен определенным закономерностям, так и выходными В, значение которых зависит от внутреннего состояния £ объекта в ходе его обслуживания на базисных и конечным элементах. Такую систему можно представить как упрощенную агрегативную функцию:
\2 (Тб) = / (а б, уб, X); [7 (Гк) = / (а к, ^б, X).
(1)
Учитывая продолжительные простои транспортного потока на промежуточных элементах станции, конечное состояние системы подвергается серьезной корректировке:
(Тб + Д) = / а, Уб, X, АХ); [г (Тк + А) = / (ак, Уб, X, АХ).
(2)
Влияние параметра ДХ на итоговое адекватное поведение системы необходимо проследить на имитационной модели для определения характера воздействия входящих в этот параметр элементов.
В модели целесообразно рассматривать заявки трех видов: заявки как транспортные средства - передаточные и маршрутные поезда; заявки на обслуживание грузовой станцией и заявки на обслуживание грузовым пунктом.
Заявки как транспортные средства - поезда - имеют следующие параметры: «видПоез-да» - код типа транспортного средства; «колГрузов» - количество тонн груза в грузовом поезде; «врСледования» - время следования с грузовой станции на грузовой пункт; «разные» -другие характеристики процесса перевозки грузов.
Заявки поступают в систему через временные интервалы, описываемые произвольной функцией распределения, причем также по произвольным законам распределения. СМО имеет несколько обслуживающих устройств, в которых поступающая заявка обслуживается в течение временного интервала, описываемого некоторой произвольной функцией распределения. Если вновь поступившая заявка «застает» обслуживающее устройство «занятым», она «ожидает» обслуживание в очереди [2].
Система перевозок включает в себя между грузовой станцией и МНОП обращение передаточных и маршрутных поездов, прибывающих под погрузку или выгрузку. Для идентификации этих типов транспортных средств в поле «видПоезда» используются коды 1 и 2 соответственно.
Для фиксации количества поступающих грузов на станцию примыкания и грузовой пункт в соответствующих заявках выбираются поля «колГрузов1» и «колГрузов2». Это позволит проконтролировать количество входящего и выходящего грузопотоков.
Показатели системы грузоперевозок:
«коэфПогр1», «коэфПогр2» - коэффициенты использования транспортных средств при погрузке грузов в вагоны поездов типов 1 и 2 на грузовом пункте соответственно;
«коэфВыгр1», «коэфВыгр2» - коэффициенты использования транспортных средств при выгрузке грузов из вагонов поездов типов 1 и 2 на грузовом пункте соответственно;
«коэфСледования1ГрПункт», «коэфСледования2ГрПункт», «коэфСледования1Станция», «коэфСледования2Станция» - коэффициенты, учитывающие следование поездов типов 1 и 2 с грузовой станции на грузовой пункт и обратно соответственно;
№ 1(25) 2016
ИЗВЕСТИЯ Транссиба
«коэфПостГрПункт»=»ПостГрПунк»т/«всегоПостГрПункт» - коэффициент поступления грузов со станции примыкания на грузовой пункт, «ПостГрПункт» - количество поступившего груза со станции примыкания, «всегоПостГрПункт» - количество всего поступившего на грузовой пункт груза;
«коэфПостСтанция»=»ПостСтанция»/«всегоПостСтанция» - коэффициент поступления грузов с грузового пункта на станцию примыкания, «ПостСтанция» - количество поступившего с грузового пункта груза, «всегоПостСтанция» - количество всего поступившего на станцию груза;
«коэфПосг»=(^<ПостГрПункт»+»ПостСтанция»)/(«всегоПостГрПункт»+»всегоПостСтанция») -коэффициент поступления и высвобождения грузопотоков системой перевозок в целом;
«коэфИспЛок» = «коэфРасформ1» + «коэфРасформ2» + «коэфФорм1» + «коэфФорм2» + «коэфСледования1ГрПункт» + «коэфСледования2ГрПункт» + «коэфСледования1Станция» + «коэфСледования2Станция» - коэффициент использования локомотива станции;
«коэфИсп2»= «коэфПогр1» + «коэфПогр2» + «коэфВыгр1» + «коэфВыгр2» - коэффициент использования ПРМ.
Формализованное описание работы модели на основе исходных данных и задачи моделирования выполнено с допущениями, чтобы представить ее наиболее адекватной. На моделируемую станцию в соответствии с графиком движения поездов прибывает определенное количество поездов. В данной модели рассматриваются только категории грузовых поездов: передаточные и маршрутные. По прибытии поездов осуществляются технический и коммерческий осмотр составов и подготовка их к расформированию. Одновременно с этим производится проверка перевозочных документов. После обработки составы расформировываются, причем для маршрутных поездов следует формирование подач на грузовой пункт, поскольку в таких категориях поездов вагоны уже подобраны и операции по расформированию с ними не осуществляются. После расформирования следует формирование подач назначением на исследуемый грузовой пункт. Подачей считается определенное количество вагонов, впоследствии располагаемых на пути грузового пункта для одновременной погрузки или выгрузки. Количество подач зависит от режима работы грузового пункта, количества средств механизации и их эксплуатационной производительности, а также вместимости путей погрузки-выгрузки, т. е. фактически от времени на обработку одной подачи вагонов. После формирования подач и освобождения грузового пункта от предыдущей группы вагонов вагоны подаются на грузовой пункт, где осуществляется их выгрузка или погрузка. После этого они убираются обратно на станцию, где формируют передаточные и маршрутные поезда и отправляют со станции на сеть железных дорог также в соответствии с расписанием движения поездов.
Помимо этого на грузовом пункте организуется прибытие автомобильного транспорта с грузом. Эти автомобили после проверки документов также следуют к месту, где осуществляется погрузка-выгрузка. Причем часть груза может перегружаться сразу с автомобиля в вагон и наоборот, минуя склад, либо со склада на автомобиль или в вагон, либо с автомобиля и из вагона на склад.
При моделировании станции необходимо учитывать, что на станции уже имеется какой-то объем работы, что дополнительно загружает основные линии, как на реальном объекте. Более того, операции по расформированию-формированию составов, формированию подач и следование со станции на грузовой пункт и обратно осуществляются одним локомотивом станции. Таким образом, необходимо учесть, что только при свободности грузового пункта возможны последовательные операции по обслуживанию прибывающих на станцию вагонов. Помимо этого данный локомотив может быть занят и другими маневровыми операциями, не связанными с обработкой вновь прибывших вагонов, что приводит к продолжительным простоям в ожидании работы с местными вагонами. Другими словами, после расформирования локомотив может быть занят перестановкой вагонов, заездом в депо и т. д.
94 ИЗВЕСТИЯ Транссиба № 1(25) ОП4 С
■ I =
Выполнение расчетов с помощью имитационной модели работы станции и грузового пункта позволит при оптимальном уровне загрузки грузовых фронтов определить максимальное число вагонов, ожидающих подачи на грузовые фронты. Отсюда можно рассчитать требуемый для станции вагонный парк. Число и длина путей, количество локомотивов и средств механизации на складах будут определяться моделированием изменения искомых параметров и нахождением их оптимальных значений. Таким образом, технология обработки заявки на обслуживание клиента железнодорожного транспорта включает в себя занятие путей станции примыкания группой вагонов назначением на данный складской комплекс, занятие и использование маневрового локомотива для подачи вагонов на фронт, собственно подача вагонов и расстановка на путях погрузки-выгрузки, погрузочно-выгрузочные операции, сборка и уборка вагонов обратно на станцию примыкания. Рассматривая каждый отдельный элемент как технологическую линию, можно оптимизировать время нахождения перерабатываемого вагонопотока в этих фазах так, чтобы обеспечивалось использование максимальной выгрузочной способности грузовых фронтов [4]. При этом будут учитываться оптимальное время подачи-уборки вагонов, достаточное количество вагонов в одновременной подаче на грузовой фронт и время их расстановки и сборки, длина фронта погрузки-выгрузки, число механизмов и время выполнения грузовых операций и загрузка локомотивов. Анализ статистических данных обработки вагонов позволит определить время нахождения перерабатываемого вагонопотока на каждой технологической линии. В качестве примера использования имитационной модели приведены графические зависимости, полученные в результате численных экспериментов работы грузового фронта при изменяющемся количестве вагонов, поступающих под обработку. Графический анализ представлен на рисунке 2.
а б
Рисунок 2 - Сегмент нахождения вагонопотока на грузовом фронте
Таким образом, аналитическое представление времени нахождения вагонов на станции будет иметь вид:
Т =У Iбаз +УIкон +YAt..,
V ¿—1 V ¿—1 V ¿—1 V
(3)
где Ту - продолжительность нахождения /-го вагонопотока на у'-м грузовом пункте; Ку - количество операций в соответствии с сетевым графиком (см. рисунок 1); Х®аз и ^он- продолжительность нахождения на базовых и конечных элементах; Д^ - непроизводительные простои на станции.
№-1(2в5) ИЗВЕСТИЯ Транссиба 95
Организация производства на транспорте
Итак, в современных условиях возрастает роль точных методов расчета основных параметров железнодорожных станций. Технологические и экономические показатели работы станций непосредственно зависят от технической структуры и технологии работы, которые, в свою очередь, не могут не изменяться при изменении транспортных потоков. Динамичность ситуации требует оперативных решений по нахождению рационального технического оснащения, соответствующего текущему поездо- и вагонопотоку, рациональной технологии работы, а также оценки последствий изменений в структуре и технологии работы станции. Наиболее точные результаты могут быть получены методом имитационного моделирования.
Список литературы
1. Инструкция по расчету наличной пропускной способности железных дорог [Текст] / МПС СССР. - М.: Транспорт, 1991. - 304 с.
2. Кагадий, И. Н. Использование метода имитационного моделирования в местной работе железнодорожных станций [Текст] / И. Н. Кагадий // Материалы XI междунар. науч.-практ. конф. «Транспортная инфраструктура Сибирского региона» / Иркутский гос. ун-т путей сообщения. - Иркутск, 2015. - Т. 1. - С. 96.
3. Кагадий, И. Н. Системная динамика функционирования грузовой станции [Текст] // Материалы междунар. науч.-практ. конф. «Транспортный комплекс в регионах: опыт и перспективы организации движения». - 2015. - № 1. - С. 226.
4. Левин, Д. Ю. Организация местной работы: монография [Текст] / Д. Ю. Левин. - М.: УМЦ ЖДТ, 2013. - С. 80.
References
1. Instrukciyporaschetunalicnoypropusknoysposobnostyjeleznychdorog (Instruction on calculation of cash capacity of the railroads). Ministy of Railways USSR]. Moscow, 1991.
2. Kagady I. N. Use of a method of simulation modeling in local work of railway stations [Ispol'zovanie metoda imitacionnogo modelirovaniy v mestnoy rabote jeleznodorojnyh stanciy]. Transportnay infrastruktura Sibirskogo regiona - Transport infrastructure of the Siberian region, 2015, vol. 1, 96 p.
3. Kagady I. N. System dynamics of functioning of cargo station [Systemnay dinamika funkcionirovaniy gruzovoy stancii]. Transportny kompleks v regionah: opyt Iperspectivy organi-zacii dvijeniy - Transport complex in regions: experience and prospects of the organization of the movement, 2015, no. 1, 226 p.
4. Levin D. Y. Organizaciy mestnoy raboty: monographiy (Organization of local work: monograph). Moscow, 2013, 80 p.
УДК 69.05: 658.512.6
С. В. Базилевич, С. И. Васильев, С. М. Кузнецов
МИНИМИЗАЦИЯ РИСКА ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ РАБОТЫ ВЫПРАВОЧНО-ПОДБИВОЧНО-РИХТОВОЧНЫХ МАШИН
Авторами предложена модель обоснования продолжительности работы выправочно-подбивочно-рихтовочных и строительных машин. С помощью этой модели можно оценить эффективность и надежность машин на любом объекте. Это позволит наиболее достоверно прогнозировать сроки производства отдельных видов работ и их стоимость еще на стадии проектирования. В статье приведены показатели натурных испытаний и дана оценка надежности производства работ. Одним из основных факторов надежности работы строительных машин является коэффициент использования их по времени. Во всех нормативных документах приводятся устаревшие данные по коэффициентам использования машин в течение рабочего времени, которые требуют обновления, так как машины постоянно совершенствуются. Для оценки надежности продолжительности работы машин авторами создана база данных по результатам натурных испытаний
96 ИЗВЕСТИЯ Транссиба № 1(25) ОП4 С
= 2U10
