CC BY
50ТРАНСПОРТ
Б01 10.52170/1815-9265_2021_58_5 УДК 656.222.3
А. А. Гунбин, А. А. Климов, Д. В. Осипов
Определение ограничений по длине отцепов при роспуске с сортировочных горок
Поступила 12.05.2021
Рецензирование 08.06.2021 Принята к печати 23.06.2021
Переработка вагонопотоков на сети железных дорог производится на горочных и негорочных сортировочных устройствах. В зависимости от типа сортировочного устройства и его технического оснащения расформирование составов может производиться с использованием различных вариантов технологии. При этом для каждого из них имеются определенные ограничения, обусловленные в первую очередь требованиями обеспечения безопасности технологического процесса.
В данной статье рассматривается горочная технология расформирования составов, которая также имеет ряд технических и технологических ограничений, в том числе по максимальному числу вагонов в отцепе, определяемому с учетом требований безопасности функционирования сортировочной горки. Это ограничение увеличивает общее число отцепов, время роспуска составов и, как следствие, эксплуатационные расходы по переработке вагонопотоков. Наличие указанного ограничения обосновано необходимостью обеспечения надежной работы средств торможения при увеличении массы скатывающихся отцепов. Целью исследования является разработка научно обоснованных предложений по допустимым условиям увеличения длины отцепов при роспуске с горки для увеличения перерабатывающей способности и повышения безопасности маневровой работы (сортировочного процесса). Применяемые в настоящее время методы расчета являются аналитическими и не учитывают ряд особенностей сортировочной работы с длинными отцепами, в том числе из-за отсутствия более совершенного инструментария для исследования данного вопроса. Предлагаемый способ основан на расчете фазовых траекторий скатывания отцепов дифференцированной длины с сортировочной горки методом имитационного моделирования, что позволяет получить более точные результаты.
Выполненные исследования показали, что ограничение числа вагонов в отцепе зависит не только от профиля и мощности тормозных позиций горки, но и от других технических и технологических параметров сортировочного комплекса и может быть пересмотрено для конкретных условий эксплуатации. Реализация разработанных предложений позволит сократить горочный технологический интервал и увеличить перерабатывающую способность горки и станции в целом.
Ключевые слова: сортировочная горка, многовагонные отцепы, имитационное моделирование, максимальная длина отцепа.
Введение
В концепции развития железнодорожного транспорта Российской Федерации заложен принцип концентрации переработки вагонопотоков на ограниченном числе хорошо технически оснащенных станций, в первую очередь на сортировочных станциях. Такие станции, как правило, имеют современные средства:
- механизации сортировочного процесса, позволяющие реализовывать различные технологические режимы, в том числе принудительное перемещение отцепов, квазинепрерывное регулирование, сочетание интер-вально-прицельного и других режимов регулирования скорости скатывания отцепов с сортировочной горки;
- автоматизированного управления надвигом и роспуском составов, заполнением путей
сортировочного парка, работой и диагностикой используемых технических средств.
Указанные технические средства весьма дорогостоящи. Однако их применение на станциях массовой переработки вагонопотоков позволяет обеспечить высокий уровень перерабатывающей способности при соблюдении условий безопасности движения поездов и маневровой работы, что является целесообразным.
Наличие технических и технологических ограничений в работе хорошо технически оснащенных комплексов переработки вагонопотоков должно быть минимальным. Однако такие ограничения существуют и в основном связаны с необходимостью обеспечения условий безопасной эксплуатации сортировочной горки. Одним из них является допустимое количество
вагонов в отцепе, которое учитывает увеличение нагрузки на тормозные средства горки с возрастанием числа вагонов и общей массы отцепа.
Указанное ограничение изложено в специальной инструкции по определению допустимой длины отцепа при переработке на сортировочных горках [1], используемой на сети железных дорог. В результате при наличии в перерабатываемом вагонопотоке отцепа с большим числом вагонов возникает необходимость выполнения дополнительных операций, связанных с делением этого отцепа на части. В дальнейшем части длинного отцепа обособлено пропускаются по спускной части на путь назначения. Это приводит к увеличению общего времени расформирования состава, увеличению горочного технологического интервала и снижению перерабатывающей способности сортировочной горки и станции в целом. Таким образом, указанное ограничение увеличивает общее число отцепов при роспуске и приводит к необходимости регулирования процесса скатывания дополнительно образованных отцепов, в том числе с соблюдением требуемых пространственно-временных интервалов между ними на одинаковом маршруте скатывания (так как отцепы направляются на один путь назначения), что уменьшает вероятность обеспечения безопасности сортировочного процесса.
Объектом исследования является управляемый процесс скатывания многовагонных отцепов с сортировочной горки при роспуске.
Предмет исследования - ограничение по допустимому числу вагонов в отцепе.
Изложенный в инструкции метод расчета допустимого количества вагонов в отцепе базируется на расчете энергетических показателей движения отцепа при скатывании с горки [1]. В качестве ограничений рассматриваются:
- суммарная мощность тормозных позиций (как на спускной части горки, так и парковых тормозных позиций - ПТП), выражаемая в метрах энергетической высоты;
- допустимая скорость выхода многовагонного отцепа в сортировочный парк.
Расчет производится аналитическим способом и не учитывает некоторые особенности выполнения горочных расчетов, применяемые в том числе в основных нормативных доку-
ментах по проектированию сортировочных устройств [2, 3]. В частности:
1. При выполнении горочных расчетов должна учитываться инерция вращающихся частей вагонов, которая зависит от массы отцепа и числа осей в нем и выражается через скорректированную величину ускорения свободного падения В анализируемом методе используется классическое значение величины ускорения свободного падения g, равное 9,8 м/с2. В существующих методах расчета параметров сортировочных горок учитывается инерция вращения колесных пар вагонов. В результате данный эффект приводит к уменьшению величины ускорения до значений g' = 9,11... 9,65 м/с2 [4-6].
2. Не учитывается диссипация энергии движения многовагонного отцепа при преодолении воздействия неуправляемых сил сопротивления движению, что существенно для любого отцепа. Согласно нормам, при выполнении горочных расчетов рассматриваются следующие неуправляемые силы сопротивления движению отцепа:
- основное сопротивление;
- сопротивление от воздушной среды и ветра;
- сопротивление от стрелочных переводов и кривых;
- сопротивление от снега и инея.
Учет воздействия на отцеп неуправляемых сил сопротивления движению является обязательным как в нашей стране, так и за рубежом [7-10]. Например, известно, что ветровые нагрузки встречного направления, особенно воздействующие на вагон под углом от 15 до 30°, при малых скоростях движения (например, в стрелочной зоне или в сортировочном парке) могут привести не только к преждевременной остановке отцепа, но и к его движению в обратном направлении (навстречу очередным скатывающимся отцепам).
3. В существующем методе не учитывается зависимость максимального числа вагонов в отцепе от массы входящих в него вагонов. При выполнении горочных расчетов как в нашей стране, так и за рубежом учитывают массу отцепов и их ходовые свойства [2, 3]. При этом для многовагонных отцепов необходимо также учитывать распределение массы внутри отцепа дифференцированной длины [7, 10].
4. Известно, что динамика скатывания любого отцепа зависит от метеорологических условий среды в момент роспуска. Однако в действующей методике по установлению допустимого числа вагонов в отцепе не сформулированы такие необходимые условия для выполнения расчетов, как требования к определению расчетных параметров внешней среды.
5. Такой важнейший параметр, как скорость роспуска У0 (во многом определяющий дальнейшие фазовые траектории скатывания * отцепа), в действующей методике предлагается принимать по местным инструктивным документам. Однако в соответствии с положениями Правил и норм проектирования сортировочных устройств [2] скорость роспуска должна определяться в зависимости от мощности сортировочной горки и характера решаемых задач.
6. В действующей методике расчета энергетическая высота отцепа в начале маршрута скатывания определена через параметр ДИ -максимальную разницу высот между горбом горки и ПТП. При этом не учитывается особенность пропуска через горки отцепов с большим числом вагонов, у которых центр масс в вертикальной плоскости находится ниже по отношению к вершине горки. Указанный фактор необходимо учитывать при рассмотрении процесса скатывания с горки отцепов дифференцированной длины. Процесс прохождения отцепов из нескольких вагонов через перевальную часть горки описывается в работах [7, 8, 10], в которых подтверждается снижение общего запаса энергетической высоты таких отцепов за счет понижения центра масс относительно вершины горки.
В целом изложенный в инструкции метод расчета максимальной длины отцепа весьма удобен и позволяет достаточно быстро выполнить расчет для любой сортировочной горки. Расчетное максимальное число вагонов в отцепе, определенное по действующей методике, по мнению ряда инженерно-технических работников, является несколько заниженным, что создает дополнительный запас, в первую очередь по суммарной мощности тормозных средств, обеспечивающий повышение надежности их
* Под фазовой траекторией скатывания понимаются значения времени и скорости скатывания,
работы, что может оказаться избыточным. Указанные спорные положения расчета, применение нескольких эмпирических коэффициентов без детального их обоснования и наличие современного инструментария для проведения исследования динамики скатывания вагонов с сортировочной горки являются основанием для разработки нового метода определения допустимого количества вагонов в отцепе.
Целью работы является разработка научно обоснованных предложений по допустимым условиям увеличения длины отцепов при роспуске с горки для увеличения перерабатывающей способности и повышения безопасности маневровой работы (сортировочного процесса).
Метод исследования
Определение допустимого количества вагонов в отцепе Дшах предлагается производить на основании положений действующих Правил и норм проектирования сортировочных устройств. В частности, с использованием принципа обеспечения условий работы тормозных средств (безопасности роспуска в благоприятных условиях скатывания), согласно которому максимальная энергия скатывания отцепа Нах не должна превышать расчетную мощность тормозных средств Нт.с, т. е.
Ят, ^ Яшах. (1)
Для торможения многовагонных отцепов предусматривается использование всех имеющихся тормозных позиций горки, включая парковую, так как отцепы максимальной длины, как правило, могут одновременно располагаться в пределах двух и более тормозных позиций.
При решении данной задачи предлагается принимать скорость выхода отцепа в сортировочный парк (с ПТП) не более 1,38 м/с, что соответствует допустимой на железных дорогах РФ скорости соударения вагонов (5 км/ч). В таком случае будет справедливым следующее выражение:
Игр + Ио = К + Н ,с + И,, (2)
где Ипр - энергетическая высота (профильная), соответствующая разнице отметки вершины горки и нижнего стыка последнего замедлителя
соответствующие положению отцепа на спускной части сортировочной горки.
ПТП, м; ко - энергетическая высота (скоростная), соответствующая скорости роспуска (начальной скорости движения отцепа Уо, м/с), м. э. в.; Нк - энергетическая высота, соответствующая суммарной работе неуправляемых сил сопротивления движению отцепа на участке скатывания, м. э. в.; кк - энергетическая высота (скоростная), соответствующая конечной скорости движения отцепа на рассматриваемом участке (ук не более 1,38 м/с), м. э. в.
Следовательно,
у2 у2 к ~ 2g' " 2(1 + 0,42 п/
(5)
или
V + к0 - К - К = Нт.о
кпр + к0 - К - К ^ Ншах.
(3)
Значения кпр И ЯТ.С определяются по фактическим конструктивным параметрам и техническому оснащению сортировочной горки. Данные значения не зависят от числа вагонов в отцепе и его длины. С учетом действующих положений Правил и норм проектирования суммарная мощность тормозных средств горки определяется по формуле
И = ГО SиTП"IkTП"I +ИТП-ПкТП-П , „ПТПкптп^ (4)
п тс кзам +„зам кзам """„зам кзам ^ '
где 0,5 - коэффициент, учитывающий необходимость обеспечения роспуска составов при проведении регламентных работ и ремонта первой тормозной позиции (ТП-1, в период выключения одного из замедлителей) [2]; „тп-1 „тп-п „птп - числ0 замедлителей на соот-
"зам 5 "зам э "зам
ветствующих тормозных позициях спускной части, шт.; к™ ктп"п кптп - наличная мощ-
зам ' зам ' зам
ность одного замедлителя на ТП-1, ТП-11 и ПТП СООТВСТСТВСННО, М. Э. В.^ А*т.с - коэффициент использования тормозных средств сортировочной горки, учитывающий расположение тормозных позиций и особенности торможения длинных отцепов (в том числе для исключения возможности выдавливания колесных пар на замедлителях).
Число вагонов в отцепе и их масса учитываются при расчете скоростной энергетической высоты отцепа ку (в начале и конце рассматриваемого участка), а также потерь энергии на преодоление сил сопротивления движению kw. Согласно действующей методике расчет величины Ну в общем виде производится по формуле
где п - число осей в отцепе; д - масса отцепа, т.
Расчет энергетических потерь на преодоление сил сопротивления кК осуществляется в соответствии с положениями действующих нормативов и учитывает количество вагонов в отцепе, а также их массу [2]. Предлагаемый метод расчета допустимого количества вагонов в отцепе основан на выполнении ряда итерационных расчетов по скатыванию многовагонных отцепов с горки. Расчет величины Ншах, а также энергетических высот кпр, ко, к„, кК (в том числе проверка условия (1)) производится методом имитационного моделирования скатывания отцепов [8].
При моделировании перемещения отцепа учитываются проекции как ускоряющих, так и замедляющих сил на ось скатывания. За точки приложения сил в отцепе принимаются оси колесных пар вагонов. Для расчета нелинейных межвагонных связей все удельные силы рассматриваются повагонно. Таким образом, на каждый вагон отцепа при заходе на соответствующий участок горки действует удельная движущая сила/ основное удельное сопротивление движению отцепа Wo, удельное сопротивление от среды и ветра wC)в, удельное сопротивление движению отцепа от стрелок и кривых wC)к, удельное сопротивление от снега и инея Wcн, а также удельное сопротивление
ТОРМОЗНЫХ ПОЗИЦИЙ Wтopм.
При моделировании используются вагоны с равномерно распределенной нагрузкой на оси. За точку отрыва отцепа от распускаемого состава принимается участок надвижной части сортировочной горки, на котором выполняется условие
УОТЦ > УСОСТ, (6)
где у0Тц - скорость движения отцепа, м/с; уС0Ст -скорость надвигаемого состава, м/с.
При моделировании учитывается зона возможной отцепки вагонов от состава составителем поездов. Таким образом, расцепление вагонов и отрыв отцепа возможны не ранее начала этой зоны. Расчеты выполнены с использованием программного комплекса «СКАТ-Отцеп» [8].
Экспериментальные данные и результаты
Апробация предлагаемого метода выполнена для сортировочной горки средней мощности, для которой при моделировании скатывания отцепов приняты параметры плана и продольного профиля, а также мощности тормозных средств.
На первом этапе рассмотрено решение задачи по проверке минимальной потребной мощности тормозных позиций для отцепов дифференцированной длины. Эксперименты выполнены для условия, при котором обеспечивается остановка на ПТП многовагонного отцепа из груженых вагонов при использовании суммарной минимальной потребной мощности тормозных средств горки.
При выполнении этих экспериментов были приняты следующие условия:
- проверка суммарной мощности тормозных средств производится для груженого от-цепопотока;
- скатывание производилось по «легкому» пути горочной горловины;
- скорость роспуска принята на уровне 8 км/ч;
- отцеп состоит из полновесных груженых вагонов;
- метеорологические условия благоприятные: попутный ветер расчетного благоприятного румба, расчетная температура наружного воздуха для летнего периода;
- коэффициент использования мощности тормозных позиций принят равным 0,67 в соответствии с действующими рекомендациями [1].
Результаты расчета потребной суммарной минимальной мощности тормозных средств горки приведены в табл. 1.
В результате проведения эксперимента установлено, что потребная мощность тормозных средств горки снижается при увеличении количества вагонов в отцепе. Полученный эффект связан со спецификой прохождения горба горки, а также ее спускной части многовагонными отцепами, имеющими различное распределение массы внутри отцепа. Условный центр масс отцепа в вертикальной плоскости будет понижаться относительно вершины горки с увеличением количества вагонов (рисунок). Следовательно, при увеличении числа вагонов в отцепе будет сокращаться его общий запас энергетической высоты.
Полученные результаты позволяют сделать следующий вывод: суммарная мощность тормозных средств сортировочной горки не
Таблица 1
Зависимость потребной мощности тормозных средств горки средней мощности
от количества вагонов в отцепе
Число вагонов в отцепе, ваг. Используемая мощность ТП-1, % Используемая мощность ТП-11, % Используемая мощность ПТП, % Потребная суммарная мощность тормозных средств горки*, %
1 36,9 67,0 67,0 56,4
5 23,1 67,0 67,0 51,6
10 6,3 67,0 67,0 45,7
15 0,0 57,4 67,0 38,8
20 0,0 45,5 67,0 32,9
25 0,0 35,9 67,0 28,2
30 0,0 26,3 67,0 23,5
35 0,0 17,3 67,0 19,1
40 0,0 12,0 67,0 16,5
45 0,0 8,3 67,0 14,7
50 0,0 4,8 67,0 12,9
55 0,0 2,8 67,0 12,0
60 0,0 0,9 67,0 11,0
65 0,0 0,0 67,0 10,6
70 0,0 0,0 61,6 9,7
* Потребная суммарная мощность тормозных средств горкн (в %) рассчитывается как отношение суммарной реализуемой мощности позиций при скатывании соответствующего отцепа к наличной мощности тормозных средств сортировочной горки по маршруту скатывания.
Принципиальная схема соотношения в вертикальной плоскости условного центра масс многовагонного отцепа относительно вершины горки
является ограничением допустимого количества вагонов в отцепе.
Согласно рисунку с увеличением количества вагонов в отцепе уменьшается запас энергетической высоты многовагонного отцепа, что приведет к снижению общей энергии движения отцепа и, как следствие, к сокращению дальности его пробега. В связи с этим при расчете допустимого количества вагонов в отцепе возникает необходимость решения задачи проверки докатывания многовагонных отцепов в сортировочный парк. Согласно действующим нормативам проверка дальности пробега отцепов в парк выполняется для расчетного очень плохого бегуна - ОП (одиночного вагона), скатывающегося по трудному пути в неблагоприятных условиях. При этом проверка выполняется по условию обеспечения минимально необходимой дальности пробега отцепа при роспуске. Расчет выполняется в соответствии с положениями действующих правил и норм: производится проверка докатывания до расчетной точки, устанавливаемой на расстоянии 50 м от нижнего конца ПТП, расчетного бегуна при скатывании в неблагоприятных условиях. В данном случае при скатывании многовагонных отцепов с большим числом вагонов проверка считается выполненной, если последний вагон в отцепе освободил ПТП.
На втором этапе выполнены эксперименты по скатыванию с горки отцепов дифференцированной длины из порожних вагонов, характеризующихся наихудшими ходовыми свойствами. При моделировании скатывания отцепов не использовалось их торможение. В результате определялись следующие параметры:
- скорость выхода многовагонного отцепа на сортировочный путь при прохождении нижнего стыка ПТП ук;
- вероятность освобождения многовагонным отцепом ПТП при скатывании Рд.
При выполнении экспериментов были приняты следующие условия:
- скатывание производилось по «трудному» пути горочной горловины;
- климатические условия неблагоприятные;
- при скатывании одиночного вагона (очень плохого бегуна - ОП) принималось значение основного удельного сопротивления движению, равное 4,5 Н/кН;
- при скатывании одновагонного отцепа значение основного удельного сопротивления движению принималось как среднее для легкой весовой категории вагонов (равное 1,75 Н/кН);
- при скатывании многовагонного отцепа основное удельное сопротивление движению определялось в соответствии с законом распределения случайной величины (для вагонов легкой весовой категории) [2];
- вероятность докатывания последнего вагона в многовагонном отцепе определялась при его прохождении нижнего стыка ПТП на основании многократного моделирования скатывания различных отцепов дифференцированной длины, состоящих из вагонов легкой весовой категории;
- средняя скорость выхода отцепов с ПТП определена на основании моделирования скатывания различных многовагонных отцепов заданной длины, состоящих из вагонов легкой весовой категории, за исключением случаев недокатывания отцепов до точки прицеливания.
Результаты экспериментов приведены в табл. 2. Установлено, что для рассматриваемой горки вероятность освобождения отцепом нижнего стыка 11Т11 начинает уменьшаться при количестве вагонов в отцепе, равном 40. Следовательно, для исследуемой горки может быть определено ограничение по допустимому числу вагонов в отцепе в диапазоне отЗОдо 40.
На основании итерационных расчетов можно определить точное значение для установленного значения скорости роспуска для конкретной сортировочной горки (табл. 3).
Согласно данным табл. 3 можно установить ограничения по допустимому числу вагонов в отцепе для конкретного значения скорости роспуска (в том числе при функционировании горки в неблагоприятных и благоприятных условиях). Например, при скорости роспуска 1,5 м/с допустимое число вагонов в отцепе составит 35; при 2,0 м/с - 37.
При большем числе вагонов в отцепе вероятность остановки многовагонных отцепов в пределах спускной части горки будет увеличиваться, что является негативным фактором с точки зрения обеспечения безопасности роспуска. При остановке отцепов в пределах
спускной части горки (особенно в пределах стрелочной зоны и ближе к вершине) повышается вероятность возникновения соударений вагонов, в том числе с повышенными скоростями. Это также отразится и на перерабатывающей способности горки, так как для устранения указанных ситуаций будут необходимы дополнительные перерывы в ее работе.
В качестве проверки аналогичные эксперименты выполнены также для отцепов из груженых вагонов. Эксперименты проводились для тех же условий, при этом:
- при скатывании одиночного вагона (очень хорошего бегуна - ОХ) принималось значение основного удельного сопротивления движению 0,5 Н/кН (минимальное для тяжелой весовой категории вагонов);
- при скатывании одновагонного отцепа основное удельное сопротивление движению принималось 1,25 Н/кН (среднее значение для тяжелой весовой категории вагонов);
- при скатывании многовагонного отцепа, состоящего из груженых вагонов, основное удельное сопротивление движению определялось в соответствии с законом распределения случайной величины (для тяжелой весовой категории вагонов) [2];
Таблица 2
Вероятность докатывания порожних отцепов, скатывающихся без торможения, за ПТП
Скорость роспуска, м/с Результаты моделирования при различной длине отцепа, вагонов в отцепе
1 ОП 1 30 40 50 60
ук, м/с ук, м/с ук, м/с ук, м/с Ра ук, м/с Ра ук, м/с
1,0 1,00 2,35 1,00 4,59 1,00 2,23 0,30 0,81 0,00 - 0,00 -
1,5 1,00 2,46 1,00 4,64 1,00 2,37 0,62 0,90 0,00 - 0,00 -
2,0 1,00 2,66 1,00 4,77 1,00 2,58 0,97 1,14 0,00 - 0,00 -
2,5 1,00 2,85 1,00 4,80 1,00 2,86 1,00 1,64 0,03 0,75 0,00 -
Таблица 3
Вероятность докатывания порожних отцепов в диапазоне от 31 до 40 вагонов в отцепе, скатывающихся без торможения, за ПТП
Скорость роспуска, м/с Результаты моделирования при различной длине отцепа, вагонов в отцепе
31 32 33 34 35
ук, м/с ук, м/с ^д ук, м/с ^д ук,м/с ^д ук, м/с
1,0 1,00 2,09 1,00 1,92 1,00 1,69 0,99 1,59 0,98 1,40
1,5 1,00 2,25 1,00 2,08 1,00 1,97 1,00 1,85 1,00 1,67
2,0 1,00 2,48 1,00 2,36 1,00 2,19 1,00 2,08 1,00 1,97
2,5 1,00 2,75 1,00 2,63 1,00 2,50 1,00 2,35 1,00 2,24
- 36 37 38 39 40
ря ук, м/с Ря ук, м/с Ра ук, м/с Ря ук,м/с Ра ук, м/с
1,0 0,96 1,23 0,87 1,09 0,30 0,81 0,47 0,76 0,30 0,81
1,5 0,99 1,43 0,97 1,30 0,62 0,90 0,78 0,94 0,62 0,90
2,0 1,00 1,80 1,00 1,66 0,97 1,14 0,98 1,34 0,97 1,14
2,5 1,00 2,15 1,00 2,00 1,00 1,64 1,00 1,79 1,00 1,64
Таблица 4
Средняя скорость выхода с ПТП груженых отцепов, скатывающихся без торможения
на всех тормозных позициях
Скорость роспуска, м/с Результаты моделирования при различной длине отцепа, вагонов в отцепе
1 ОХ 1 30 40 50 60
ук, м/с ук, м/с ук, м/с ук, м/с Ра ук, м/с Ра ук, м/с
1,0 1,00 6,97 1,00 6,58 1,00 4,26 1,00 3,37 1,00 2,56 1,00 1,70
1,5 1,00 7,03 1,00 6,61 1,00 4,37 1,00 3,51 1,00 2,76 1,00 1,98
2,0 1,00 7,11 1,00 6,73 1,00 4,54 1,00 3,71 1,00 3,02 1,00 2,34
2,5 1,00 7,19 1,00 6,87 1,00 4,71 1,00 3,96 1,00 3,31 1,00 2,73
- вероятность докатывания последнего вагона в многовагонном отцепе определялась при его прохождении нижнего стыка ПТП на основании многократного моделирования скатывания различных отцепов дифференцированной длины для вагонов тяжелой весовой категории;
- средняя скорость выхода отцепов с ПТП определена на основании моделирования скатывания различных многовагонных отцепов заданной длины, состоящих из вагонов тяжелой весовой категории, за исключением случаев недокатывания отцепов до точки прицеливания.
Результаты моделирования сведены в табл. 4. Они показывают, что для груженых отцепов обеспечивается более высокая дальность пробега, гарантирующая их выход в сортировочный парк, за пределы нижнего стыка ПТП. Следовательно, для многовагонных отцепов, состоящих из груженых вагонов, рассматриваемого ограничения по критерию дальности пробега отцепов нет.
Заключение
Предложен новый метод определения ограничений по допустимому числу вагонов в отцепе, основанный на использовании положений действующих нормативных документов и инструкций по проектированию и эксплуатации сортировочных горок, вероятностных расчетах и имитационном моделировании скатывания отцепов дифференцированной длины с сортировочной горки. Выполненные эксперименты показали, что ограничения по допустимому количеству вагонов в отцепе зависят от технического оснащения и конструкции продольного профиля горки. Наибольшее влияние на указанные
ограничения оказывают следующие факторы: суммарная мощность тормозных средств горки и метеорологиче-ские условия местности расположения станции.
Установлено, что увеличение числа вагонов в отцепе имеет ограничения по условиям обеспечения безопасности процесса роспуска составов. Эксперименты, проведенные для эксплуатируемой сортировочной горки, показали, что основное ограничение возникает вследствие недостаточного общего запаса энергии движения отцепов дифференцированной длины, состоящих из порожних вагонов, что приводит к снижению дальности пробега вагонов и увеличению вероятности их остановки в пределах спускной части горки. При этом необходимо также выполнять проверку потребной суммарной мощности тормозных позиций сортировочной горки по результатам скатывания отцепов дифференцированной длины, состоящих из груженых вагонов.
Результаты выполненных исследований показали, что роспуск груженых многовагонных отцепов на свободный сортировочный путь, как правило, может производиться без какого-либо ограничения по их длине (установлено проверкой мощности тормозных средств). Роспуск многовагонных отцепов из порожних вагонов должен анализироваться по условию докатывания отцепов в сортировочный парк (за пределы нижнего конца ПТП).
Предложенный метод определения допустимого количества вагонов в отцепе позволяет уточнить, а на отдельных горках исключить существующие ограничения, что позволит повысить перерабатывающую способность и уровень безопасности сортировочного процесса.
Библиографический список
1. Инструкция по расчету максимально допустимой длины отцепа при роспуске на сортировочных горках : утв. ОАО «РЖД» 08.08.2012. М. : ОАО «РЖД», 2012. 12 с.
2. Правила и нормы проектирования сортировочных устройств на железных дорогах колеи 1520 мм : утв. МПС РФ 10.10.2003. М. : Техинформ, 2003. 168 с.
3. СП 225.1326000.2014. Станционные здания, сооружения и устройства. М. : Стандартинформ, 2014. 133 с.
4. Бессоненко С. А. Теория расчета сортировочных горок для различных климатических зон : дис. ... д-ра техн. наук : 05.22.08. М., 2011. 418 с.
5. Бобровский В. И., Козаченко Д. Н. Моделирование процесса скатывания отцепов с сортировочной горки // Сб. науч. тр. Гос. экон.-технол. ун-та трансп. Сер. «Транспортные системы и технологии». Киев : ГЭТУТ, 2010. Вып. 16. С. 20-29.
6. Смирнов В. И., Видюшенков С. А., Кухарева А. С. Динамические особенности скатывания вагонов с сортировочной горки II Известия Петербургского университета путей сообщения. СПб. : ПГУПС, 2019. Т. 16, вып. 2. С. 241-250.
7. Гунбин А. А. Образование временных интервалов на первом стрелочном переводе сортировочной горки при роспуске отцепов дифференцированной длины II Вестник Сибирского государственного университета путей сообщения. 2018. № 1 (44). С. 5-14.
8. Климов А. А., Гунбин А. А. Моделирование процесса скатывания отцепов из нескольких вагонов с сортировочной горки при роспуске II Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. 2011. № 2. С. 88-91.
9. Оптимизация режимов торможения отцепов на сортировочных горках / В. И. Бобровский, Д. Н. Козаченко, Н. П. Божко [и др.]. Днепропетровск : Изд-во Маковецкий Ю. В., 2010. 260 с.
10. Гунбин А. А. Совершенствование технологии работы сортировочных горок с многовагонными отцепами : дис. ... канд. техн. наук : 05.22.08. Новосибирск, 2019. 187 с.
A. A. Gunbin, A. A. Klimov, D. V. Osipov
Determination of Cut Lenggth Restrictions when Rolling off the Hump
Abstract. Recycling of car flows on the railway network is carried out on hump and non-hump sorting devices. Depending on the type of sorting device and its technical equipment, the disbandment of trains can be carried out using different technologies. At the same time, for each variant of the decomposition technology, there are certain limitations, due primarily to the requirements for ensuring the safety of the technological process.
This article discusses the hump technology for dismantling trains, which also has a number of technical and technological limitations, including the maximum number of cars in a cut, determined taking into account the safety requirements for the operation of the hump. This limitation increases the total number of cuts, the time it takes to break up trains and, as a consequence, the operating costs of processing car flows. The presence of this limitation is justified by the need to ensure reliable operation of the braking means with an increase in the mass of rolling cuts. The aim of the research is to increase the processing capacity of humps by reasonably increasing the permissible cut length. The currently used calculation methods are analytical and do not take into account a number of features of sorting work with long cuts, including due to the lack of more perfect tools for studying this issue. The proposed method is based on the calculation of the phase trajectories of differentiated length rolling cuts from the hump by the method of simulation, which allows you to get more accurate results.
The studies carried out have shown that the limitation of cars in the cut depends not only on the profile and power of the brake positions of the hill, but also on other technical and technological parameters of the sorting complex, and can be increased for specific operating conditions. Implementation of the developed proposals will make it possible to reduce the hump technological interval and increase the processing capacity of the hump and the station as a whole.
Key words: hump yard; multi-car cuts; simulation modeling; maximum length of the cuts.
Гунбин Антон Андреевич - кандидат технических наук, доцент кафедры «Железнодорожные станции и узлы» Сибирского государственного университета путей сообщения. E-mail: Gunbin_gdsu@mail.ru
Климов Александр Александрович - кандидат технических наук, доцент кафедры «Железнодорожные станции и узлы» Сибирского государственного университета путей сообщения. E-mail: AKlimov@ngs.ru
Осипов Дмитрий Валентинович - кандидат технических наук, доцент кафедры «Железнодорожные станции и узлы» Сибирского государственного университета путей сообщения. E-mail: Osipovdvo@mail.ru
