CC BY
14
УДК 656.212.5
НАУКОВИЙ П1ДХ1Д ДО ВИЗНАЧЕННЯ РАЦ1ОНАЛЬНИХ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГ1ЧНИХ ПАРАМЕТР1В СОРТУВАЛЬНИХ Г1РОК
Огар О.М., к.т.н. (УкрДАЗТ)
Вступ. Науковий пiдхiд до комплексного проектування висоти та поздовжнього профшю спускно! частини сортувальних гiрок, що закладений у [1], передбачае розробку декшькох варiантiв конструкцп гiрки i вибiр ефективного варiанту для даних умов експлуатаци. Якiсть конструкцп оцiнюеться максимально можливою швидкiстю розпуску, яку можна досягти при скочуванш розрахункових б^ушв у розрахункових сполученнях [2]. Метою такого наукового тдходу е отримання максимально! переробно! спроможностi гiрки при умовi забезпечення необхщно! надiйностi роботи. При цьому стутнь використання паливно-енергетичних, виробничих i перевiзних ресур^в при збiльшеннi швидкостi розпуску взагалi не аналiзуеться, хоча окремi !х показники i враховуються при технiко-економiчнiй оцiнцi варiантiв конструкцп сортувальних прок.
Постановка проблемы. При виборi варiантiв поздовжнього профiлю i висоти прки висовуеться двi умови. Необхiдною умовою е забезпечення динамiчностi поздовжнього профшю. Достатньою умовою е забезпечення пробку розрахункового бiгуна до розрахунково! точки трудно! за опором руху вагона коли в зимових несприятливих умовах. Параметри поздовжнього профшю друго! (при наявност^ i третьо! дiльниць приймаються згiдно з дiючими нормативами [1], а параметри головно! дiльницi встановлюються iтерацiйними розрахунками. На пiдставi аналiзу отриманих результатiв встановлюються параметри профшю головно! дiльницi, що максимально задовольняють висунутим умовам, тсля чого (при необхщност^ корегуються параметри друго! i третьо! дiльниць гiрки. Таким чином, ддачий науковий пiдхiд до проектування поздовжнього профшю сортувальних прок передбачае визначення таких його параметрiв, як в повнш мiрi рацiональними назвати складно.
KpiM того, вiдомо, що висота прки у значному ступеш залежить вщ середнiх швидкостей розрахункового 6iryHa на дшьницях гiрки, якi формуе саме поздовжнш профiль. Правилами i нормами проектування сортувальних пристрош досить усереднюеться вплив конструкцп поздовжнього профiлю на висоту прки: рекомендован середньостaтистичнi значення швидкостей на дшьницях прки. При цьому не вщокремлюються сортувальш прки з розташуванням першо! гальмово! позици до першо! роздшово! стрiлки i пiсля не!. Похибки при розрахунках висоти прки компенсують за рахунок збшьшення висоти гiрки на 50% або 75% в залежност вщ типу сортувально! гiрки. Вкaзaнi величини визначеш на пiдстaвi aнaлiзу статистичних даних, що отримаш на сортувальних прках зaлiзниць колишнього СРСР, i у рядi випaдкiв можуть давати значш вiдхилення вiд реально необхщно! висоти гiрки.
Слiд також вщзначити, що дiючa методика взaгaлi не розглядае оптимiзaцiю конструктивно-технологiчних пaрaметрiв насувно! частини гiрки.
Наведене вище, а також сучасш вимоги до збереження паливно-енергетичних, виробничих та шших ресурсiв не дозволяють в повнш мiрi квaлiфiкувaти дiючий науковий тдхщ до проектування висоти та поздовжнього профшю сортувальних гiрок комплексним.
Анал1з до^джень i публжацш. Визначенням ращональних конструктивно-технологiчних пaрaметрiв сортувальних гiрок займались тaкi вченi, як В.М. Образцов, М.О. Рогинський, П.В. Бартенев, М.1. Данько, Т.В. Бутько, 1.В. Берестов, В.1. Бобровський, М.П. Топчiев, С.О. Гибшман, I.I. Страковський, B.G. Павлов, С.В. Нагорний, М.1. Федотов, Б.О. Кривошей, С.О. Бессоненко, М.П. Божко, В.1. Смирнов, А.С. Писанко, Ю.Т. Гуричев, А.1. Гуда, С.Н. Дегтярьов, Н.Н. Новгородов, М.М. Дашков та ш. [3-21].
У 1929 р. професор В.М. Образцов вперше сформулював принцип i метод розрахунку висоти сортувально! прки [3]. Подальший розвиток теорiя розрахунку конструктивних пaрaметрiв сортувальних пристро!в отримала в працях М.О. Рогинського, П.В. Бартенева та ш. [4, 5].
Досить уваги було придшено оптимiзaцil поздовжнього профiлю i значень його окремих елементiв [6-21]. Методи розрахунку конструктивних пaрaметрiв сортувальних прок, що були запропоноваш за радянських ча^в, спрямовувались в основному на тдвищення 1хньо1 переробно! спроможност^ що обумовлювалося iнтенсивним зростанням розмiрiв сортувально! роботи [11-21]. Основними недолшами окремих методiв е вiдсутнiсть достатнього обгрунтування:
1) мiнiмaльних i максимальних значень уклонiв елементiв профiлю;
2) прийнятих допущень при врахуваннi сил опору руху вагонiв;
3) режимiв регулювання швидкостi скочування вiдчепiв. Загальним недолiком зазначених методiв е вщсутнють енерго- i
ресурсозберiгаючого пiдходу при оптимiзацi! конструктивних параметрiв сортувальних прок. В умовах переходу Укра!ни до ринково! економiки вказаний пiдхiд набув особливо! актуальност i вiдображений у працях ряду вчених [6-9, 22, 23].
Формулювання мети (постановка завдання). Метою даних дослщжень е забезпечення збереження паливно-енергетичних, виробничих i перевiзних ресурсiв при виконаннi сортувального процесу шляхом удосконалення наукового пiдходу до розрахунку конструктивно-технологiчних параметрiв сортувальних прок.
ОбГрунтування наукового тдходу до визначення конструктивно-технологiчних параметрiв сортувальних гiрок. Комплекснють розрахунку конструктивно-технолопчних параметрiв сортувальних прок повинна базуватися на врахуванш:
1) витрат дизельного палива прковими локомотивами (Gп);
2) витрат електроенергi! на регулювання швидкост скочування вiдчепiв з прки (Gел);
3) потрiбного числа вагонних уповiльнювачiв на спускнш частинi
();
4) потрiбного числа вагонних уповiльнювачiв на тдпркових колiях
( Хпгп );
5) потрiбного числа гiркових локомотивiв (Мгл);
6) робочого парку вагошв (Р).
Наведет показники е визначальними при ощнщ варiантiв конструкцi! сортувальних пристро!в. Перший i другий показники характеризують використання паливно-енергетичних ресур^в, третiй, четвертий i п'ятий - виробничих ресур^в, шостий - перевiзних ресурсiв.
Дослщження впливу швидкостi розпуску составiв (Ур) на витрати
дизельного палива прковими локомотивами, що виконаш з використанням математично! моделi [7], яка реалiзована у виглядi програмного продукту
[22], показують тенденцш збереження цього ресурсу при збшьшенш Ур
(рисунок 1).
4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5
Ур км/год
Рисунок 1 - Залежнють витрат дизельного палива прковими локомотивами
вiд швидкостi розпуску составiв
Збiльшення швидкостi розпуску також позитивно впливае на зменшення числа пркових локомотивiв i робочого парку вагошв.
Вiдомо, що потрiбне число пркових локомотивiв залежить вiд того, у якому сшввщношенш знаходяться сума тривалостей за1'зду (tз) та насуву (tн) i сума тривалостi розпуску (tр) i мiнiмального iнтервалу мiж
сумiжними розпусками составiв (ti). Якщо tз + tн — tр + ti, то приймаеться
два гiркових локомотива.
Величина робочого парку вагошв залежить вщ тривалостей виконання технолопчних операцш i мiжоперацiйних просто1в. При збшьшенш швидкостi розпуску составiв зменшуються тривалост 1х розпуску i очiкування розформування у парку приймання. Окремий позитивний вплив зменшення tр може бути i на тривалост очiкування
шших технологiчних операцiй, що слiд ощнити натурними спостереженнями на полiгонах залiзниць Укра1ни.
Однак для таких параметрiв, як витрати електроенерги на регулювання швидкост скочування вiдчепiв з прки i потрiбне число вагонних уповiльнювачiв на спускнiй частинi i шдпркових колiях, збiльшення швидкостi розпуску составiв не е сприятливим заходом. Для
Gел це, наприклад, видно з [1, табл. П-6.1], де зi збiльшенням Vр
збшьшуеться коефiцiент включень вагонних уповiльнювачiв на гальмових позицiях гiрки.
Потрiбне число вагонних уповiльнювачiв на спускнiй частиш залежить вiд прийнятого !х типу i сумарно! потрiбно! розрахунково! потужност гальмових позицiй спускно! частини прки. Ця потужнiсть знаходиться у прямш залежностi вiд початково! швидкостi розпуску [1, пункт 7].
Особливий вплив початкова швидюсть розпуску робить на потужнють парково! гальмово! позицi!, вщ яко! залежить Nпгп. З використанням програмного продукту, що розроблений у [23], отримаш результати розрахунюв (рисунок 2) i свiдчать про пряму залежнють потрiбно! потужностi ПГП вiд швидкостi розпуску i тдтверджують дослiдження ряду вчених.
Нптп, 1,05 кДж/кН 1 0,95 0,9 0,85 0,8 0,75 0,7 0,65 0,6 0,55
0,9
1
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8 1,9 Ур, м/с
Рисунок 2 - Залежнють потрiбно! потужност ПГП вщ початково!
швидкост розпуску
Висота сортувально! прки впливае тшьки на витрати дизельного палива гiрковими локомотивами, витрати електроенерги на регулювання швидкостi скочування вщчетв з гiрки, потрiбне число вагонних уповiльнювачiв на спускнiй частинi i пiдгiркових колiях. Ця констатацiя базуеться на вщомому фiзичному законi про збереження i перетворення енергi!. У фiзичних процесах, що вiдбуваються на прщ, висота е визначальним параметром, а !! зменшення позитивно впливае на використання зазначених вище паливно-енергетичних i виробничих ресурсiв.
ПАЛИВНО-ЕНЕРГЕТИЧНИХ
ВИРОБНИЧИХ
ПЕРЕВ13НИХ
w о\
■5' я я я
я
»
V!
Я о
03
s
*
я
•а
»
а
сг
to о я
нн
M
H
к» о о VÖ
00
/
ВИТРАТИ ДИЗЕЛЬНОГО ПАЛИВА
G.,
ВИТРАТИ ЕЛЕКТРО-EHEPFIÏ
GL
число
ВАГОНHИХ УПОВ1Л ЬНЮВАШВ НА СПУСКНШ ЧАСТИН1
AL
число
ВАГОННИХ УПОВ1ЛЬНЮВАЧ1В НА ШДПРКОВИХ
копях
число
ПРКОВИХ ЛОКОМОТИВШ
РОБОЧИИ ПАРК
ВАГОН IB
р
тi _ч ту мах
Р Р
Рисунок 3 - Умови MÍHÍMÍ3aun використання паливно-енергетичних, виробничих i перев1зних ресурЫв
На рисунку 3 наведена систематизащя отриманих висновкiв.
Таким чином, за рахунок зменшення висоти гiрки можна покращити
чотири показника: Gn, Ge}l, NC4, Nnzn. Збшьшення швидкостi розпуску
составiв покращить лише три показника: Gn, Nzn i Р. Для шших
показникiв (Ge}l, NC4, Nnzn) таке збiльшення може привести до значних каттальних i експлуатацiйних витрат.
Висновки. Отже, наукова задача визначення оптимальних конструктивно-технолопчних параметрiв сортувальних гiрок повинна виршуватись шляхом мшiмiзацii приведених рiчних витрат варiантiв конструкци та техшчного оснащення при мiнiмально можливiй висоп гiрки. При цьому единим керуючим параметром е швидкiсть розпуску составiв. Можливiсть зменшення висоти сортувально! прки слiд розглядати на основi аналiзу дiючих умов розрахунку i проектування сортувальних пристро!в.
Список лтератури
1. Правила и нормы проектирования сортировочных устройств на железных дорогах СССР // ВСН 207-89/МПС. - М.: Транспорт, 1992. - 104 с.
2. Муха Ю.А. Пособие по применению правил и норм проектирования сортировочных устройств / Ю.А. Муха, Л.Б. Тишков, В.П. Шейкин и др. - М.: Транспорт, 1994. - 220 с.
3. Образцов В.Н. Основные данные для проектирования железнодорожных станций / В.Н. Образцов. - М.: Государственное издательство, 1929. - 344 с.
4. Рогинский Н.О. Механизация сортировочных горок / Н.О. Рогинский. - М.: Трансжелдориздат, 1938. - 255 с.
5. Бартенев П.В. Станции и узлы / П.В. Бартенев. - М.: Трансжелдориздат, 1945. -601 с.
6. Алейник В.С. Анал1з конструкци поздовжнього профшю насувно! частини сортувальних пристроив станцш зал1зниць Украши / В.С. Алейник, 1.В. Берестов, М.1. Данько, О.М. Огар // Удосконалення вантажно! i комерцшно! роботи на зал1зницях Украши: зб. наук. праць. - Харюв, 2004. - Вип. 62. - С. 67-75.
7. Бутько Т.В. Дослщження впливу конструктивних параметрiв поздовжнього профшю насувно! частини прок на витрати палива при розформуванш составiв / Т.В. Бутько, О.М. Огар, М.П. Топчiев // Удосконалення управлшня експлуатацшною роботою залiзниць: мiжвуз. зб. наук. праць. - Харюв, 2003. - Вип. 53. - С. 13-19.
8. Берестов И.В. Теоретические основы оптимизации параметров сортировочных горок (Часть 1) / И.В. Берестов // Iнформацiйно-керуючi системи на залiзничному транспорт. - Харюв, 1997. - № 4. - С. 34-37.
9. Берестов 1.В. Теоретичш основи оптимiзацii параметрiв сортувальних прок / 1.В. Берестов // Мiжвуз. зб. наук. праць. - Харюв, 1998. - Вип. 33. - С. 8-15.
10. Бобровский В.И. Представление продольного профиля сортировочных горок в АСУ расформированием составов / В.И. Бобровский // Информационно-управляющие системы на железнодорожном транспорте. - Харьков, 1996. - № 1,2. - С. 19-25.
11. Гибшман Е.А. Обустройства пассажирских и товарних станций / Е.А. Гибшман. - М.: Транспечать, 1928. - 128 с.
12. Основные требования к техническому оснащению сортировочных станций: труды ВНИИЖТа. - М.: Трансжелдориздат, 1963. - Вып. 270. - 220 с.
13. Павлов В.Е. Исследование проблемы оптимального проектирования автоматизированной сортировочной горки: автореф. дисс... доктора техн. наук: 05.22.08 / В.Е. Павлов. - Л., 1971. - 32 с.
14. Нагорный Е.В. Проектирование продольного профиля спускной части сортировочных горок с применением ЭВМ / Е.В. Нагорный // Вопросы совершенствования проектирования и использования устройств железнодорожных и промышленных узлов: труды МИИТа. - М., 1976. - С. 89-91.
15. Кривошей Б.А. Технико-эксплуатационные параметры сортировочной горки / Б.А. Кривошей, А.З. Пестременко // Механизация и автоматизация сортировочного процесса на станциях: труды ДИИТа. - Днепропетровск, 1977. - С. 39-47.
16. Бессоненко С.А. Расчет продольного профиля спускной части сортировочной горки / С.А. Бессоненко // Проблемы перспективного развития железнодорожных станций и узлов: труды БелИИЖТа. - Гомель, 1984. - С. 69-76.
17. Божко Н.П. Исследование конструкций плана и профиля сортировочных горок с помощью ЭВМ / Н.П. Божко // Совершенствование технологи перевозок и увеличение пропускной способности железных дорог: труды МИИТа. - М., 1983. - Вып. 736. - С. 14-16.
18. Смирнов В.И. Динамика скатывания одновагонных отцепов с сортировочной горки / В.И. Смирнов // Транспорт: наука, техника, управление. - М., 1993. - №10. - С. 29-34.
19. Писанко А.С. К вопросу о расчете скоростного участка горочного профиля / А.С. Писанко // Вопросы увеличения пропускной способности железных дорог: труды РИИЖТа. - Ростов-на-Дону, 1983. - С. 63-70.
20. Гуричев Ю.Т. Об Одном подходе к задаче нахождения оптимальных параметров горки / Ю.Т. Гуричев, А.Н. Гуда, С.Н. Дегтярев, Н.Н. Новгородов // Микропроцессорные системы управления на железнодорожном транспорте: труды РИИЖТа. - Ростов-на-Дону, 1984. - С. 35-38.
21. Дашков М.Г. К вопросу проектирования ступенчатого профиля спускной части сортировочной горки / М.Г. Дашков // Повышение эффективности эксплуатационной работы железных дорог: межвуз. сб. науч. трудов. - Новосибирск, 1987. - С.57-64.
22. Бутько Т.В. Розробка моделi для визначення витрат палива прковими локомотивами при насувi та розформуванш составiв / Т.В. Бутько, М.1. Данько, О.М. Огар, М.П. Топчieв // Коммунальное хозяйство городов: науч.-техн. сб. - К., 2004. -Вып. 58. - С. 217-221.
23. Огарь А.Н. Повышение ресурсосбережения и эффективности функционирования сортировочных горок при оптимизации продольного профиля: дисс... кандидата техн. наук: 05.22.20 / А.Н. Огарь. - Харьков, 2002. - 191 с.
