CC BY
9
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОВОЗНОЙ СПОСОБНОСТИ СЛОЖНЫХ СХЕМ ПУТЕВОГО РАЗВИТИЯ КАРЬЕРНОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
ТИТОВ Р. с.
Уральская государственная горно-геологическая академия
Адекватное определение возможностей сложных горно-транспортных систем по реализации способности при рахзичных сочетаниях основного технологического оборудования в горно-технических условиях яапяется одним из определяющих факторов эффективно-явного и перспективного планирования и управления, позволяет формировать стабильно >щие, адаптивные транспортные системы. Наиболее универсальным, позволяющим реализовать основные требования к определению способности схем путевого развития, можно считать метод имитационного моделиро I работы горно-транспортной системы, сущность которого состоит в компьютерном воспро-|и реальных процессов с учетом их вероятностного характера с помощью специально по-математической модели. Целесообразность применения имитационных моделей для |ия работы горно-транспортных систем обусловлена: . Структурной и функциональной сложностью систем, аналитическое описание которых за-Имитационные модели могут быгь построены без привлечения сложного математиче-\ аппарата при обязательном сохранении их логической структуры.
Необходимостью учета стохастического характера горно-транспортных процессов. При-для этих целей аппарата теории массового обслуживания с учетом приспособления моде-решения широкого круга задач объективно ведет к увеличению ее размерности, усложне-¿нижснию точности расчетов. Кроме того, в подобных моделях допускается определенная учета взаимодействия транспортных элементов системы вследствие того, что они, как разрабатываются для объекта, вырванного из общей системы. V Имитационные модели наиболее результативны при исследовании системы в динамике. 4. В отличие от других моделей имитационные позволяют решать не только «узкие задачи», например, как определение пропускной способности отдельного элемента схемы путевого <я. Они могут применяться для решения широкого круга вопросов на основе полхола к гор-:портной системе как единому целому. На основе адаптированного программного и разработанного информационного обеспечения )нной модели функционирования железнодорожного транспорта [1,2] проведены иссле-яя провозной способности схемы путевого развития рудовозного района и пропускной слоги горно-транспортной системы карьеров Качканарского ГОКа.
Чтобы отразить реальный процесс при моделировании, вся схема путевого развития рудо-района разбивается на отдельные участки. Закодированная схема в виде графа представ-на рис.1. При этом в адаптированной для условий Качканарского ГОКа модели для грузового
<нсго направлений отведено по 100 участков. В качестве исходных данных использованы результаты статистической обработки данных >го числа (более 1400) наблюдений хрономелража по элементам цикла технологических поза длительный период времени. При этом учитывались сезонные колебания времени выпол-: отдельных технологических операций, качество подготовки горной массы, вид гкирузочно-ччастка (забойный, складской), тип погрузочного оборудования и т. п. Предельные скорости :ния поездов по различным участкам определялись в соответствии с Инструкцией по техии-эксплуатации железнодорожного транспорта, а в период межсезонья - приказами по ком-
В отличие от других, реализуемая модель позволяет учитывать многие из факторов реально ционирующей горно-транспортной системы. Вместе с тем учет некоторых из них затруднен и ■сжет привести к неоправданному усложнению модели, а также к снижению точности моделирования. К таким факторам относятся следующие: особенности организации движения; необходимость учета возмущающих воздействий хозяйственных перевозок и путевых ремонтных работ; ограничения обогатительной фабрики по показателям содержания пятиокиси ванадия и обогати-«ости отгружаемой руды, которые имеют рглличные значения в каждом карьере и горизовгге, что,
Западный карьер
ст. Дробильная
ст. Южная
Главный карьер
Отш/М
ст. Северная
Отвал N11
ст. Верхняя
в свою очередь, накладывает ограничения на принятие решений горным диспетчером руд ления; снижение общего времени работы локомотивосоставов за счет проведения ежес технических осмотров и т. п.
Рис. I. Схема путевого развития железнодорожного транспорта рудовозного района Качканарского ГОКа
Чтобы учесть эти другие важные факторы, влияющие на сменные объемы перевозок массы железнодорожным транспортом, используется следующий прием. Моделирование п но для реальных смсн. При этом полностью воспроизведены расстановка экскаваторов на горизонтах, отвалах, локомотивосоставов на отдельных участках на начало смены, а также ная продолжительность занятости поездами участков до окончания соответствующих ог Разница в результатах, полученных при моделировании, и фактических данных по объемам возки горной массы за реальную смсну в дальнейшем при расчете пропускной способности но-транспортной системы учитывается путем введения поправочного коэффициента /О**. В ности, такое моделирование проведено для 2-й смены локомотивных бригад, занятых пере( горной массы с 8е0 до 20ю часов 21 апреля 2001 г. Сменный объем разгруженной горной массы результатам моделирования составил 94000 т. Соответствующие фактические объемы за смену 21 апреля 2001 г. составили 76947 т. Таким образом, поправочный коэффициент Кжы в конкретном случае составляет 1,22. Аналогичным образом модель была реализована и для реальных смен. При этом выбирались как «лучшие», так и «худшие» и «средние» по объемам ревозки горной массы смены. В частности, модель реализована для 2-й смены 14 февраля 200 (фактические объемы перевозок 66897 т), а также 4-й смены 27 февраля 2001 г. (фактические емы перевозок 85501 т). При этом коэффициент К,км находится в пределах 1,21-1,34. При! денные результаты моделирования отражают конкретную ситуацию при определенном основного погрузочного и транспортного оборудования. Для того, чтобы оценить собственно можную провозную способность схемы путевого развития, а также пропускную способность но-транспортной системы, «проигрывались» различные варианты сочетаний основного пог ного и транспортного оборудования. При этом число экскаваторов в работе последовательно менялось от 14 до 30, поездов - от 18 до 32 ед. (рис. 2).
Рис. 2. Зависимость смсимых объемов перевозок железнодорожным транспортом рудовозного района от числа поездов (А/ж) и жскаваторов (Л/,) в работе (по результатам имитационного моделирования)
Зависимость носит характер поверхности «насыщения», т. е. при фиксированном числе экс->в и увеличении числа локомотивосоставов и, наоборот, при фиксированном числе поез-чвеличении числа экскаваторов пропорциональное изменение сменных объемов геревоюк массы имеет место лишь до некоторого предела. При определенных значениях ЛГ, и Мж прироста снижаются вплоть до нуля. На рис. 3 представлена зависимость сменных объемов «и горной массы от числа экскаваторов при фиксированном числе локомотивосоставов в
1-Я!)
18(3) " 24(5) " Число экскаваторов. ед.( номер категории)
Рис. 3. Зависимость смени ых объемов перевозок горной массы железнодорожным транспортом (£»<„) от числа экскаваторов в работе (/V (по результатам имитационного моделирования): I - при (число поездов в работе) -32 ед.; 2 - при Ыкт 21 ед.
Когда в работе находится 21 локомотивосостав, увеличение числа экскаваторов свыше дает существенного прироста сменной производительности, а при числе экскаваторов пор 22 наступает «насыщение» по сменным объемам перевозок. При этом некоррелированные > ные объемы перевозок составляют порядка 100 тыс. т в смену (скорректированные - 76-82 Это значение можно считать пропускной способностью горно-транспортной системы при кретном количественном сочетании горного и транспортного оборудования и определенной | становкс экскаваторов. При числе поездов в работе =32 ед. аналогичное «насыщение» пает уже при числе экскаваторов порядка 29-30 ед. и соответствует некоррелированной с» производительности по горной массе порядка 135-139 тыс. т (корректированные - 100-110 Весьма характерной яш яется зависимость сменных объемов перевозок горной ма числа поездов при фиксированном количестве экскаваторов (рис. 4). При Л^, = 16 объемы ки горной массы пропорционально растут только с увеличением количества поездов до 21-22 I увеличении числа поездов, несмотря на то, что общие перевозки растут, темпы их прироста! ственно снижаются, что ведет к снижению производительности одного локомотш соответствует тезису общей экономической теории об «убывающей отдаче» при увеличении довых ресурсов. При = 28 ед. характер кривой иной и «насыщение» наступает при Мж в1 и также соответствует »(скорректированной сменной производительности по горной массе 135-139 тыс. т (100-110 корректированной). Это значение можно считать сменной провозной собностью схемы путевого развития в настоящий период.
18(1)
22(3) 26(5) 30(7)
Число поездов и работе, сд. (номер категории)
Л^п»
Рис. 4. Зависимость сменных объемов перевозок железнодорожным транспортом (0с*) от числа поездов в работе (Л^ж) (по результатам имитационного моделирования): 1 - при .V, (число жскаватороа в работе) - 28 сл.: 2 - при Л', - 16 сд.
Годовая провозная способность схемы путевого развития определяется исходя из ко{ рованной сменной производительности с учетом технологических потерь рабочего времени проведение взрывных работ, а также целосменных простоев оборудования из-за отключения троэнергии, остановки участков при ликвидации сходов и т. п. В практике открытых горных эти потери времени, как правило, учитываются путем уменьшения годового фонда времени 330-340 рабочих дней. Такие же результаты дают и ориентировочные расчеты для условий Ка'
218
Рис. 5. Схема путевого развития железнодорожного транспорта Коркинского карьера с разбиением на участки
Таким образом, годовая провозная способность схсмы путевого развития желез-порта рудовозного района на настоящий момент при современном состоянии оборудования, горных работ и транспортных коммуникаций находится в 5 млн т. Для реализации этих объемов перевозки горной массы необходимый рабо-о состава составит порядка 31 -33 сд.
провозной способности схсмы путевого развития железнодорожного транс-Качканарского ГОКа и пропускной способности горно-транспортной системы на перспективу возможно по мере формирования стратегии развити* горносистемы и разработки новых проектных решений с учетом функционирования i рыночных условиях.
:ые исследования проведены для условий Ингулецкого, Джетыгаринского, Лебе-нского карьеров, транспортные системы которых отличаются по степени слож-по сложности является транспортная система Коркинскского карьера: преоб-движения. повышенные уклоны железнодорожных путей, большая глубина вво-го транспорта - более 450 м и т. п. (рис. 5). Соответственно корректирующие КпсЫ изменяются от 1,15-1,2 для относительно простых систем (Ингулецкий карьер) Лебединского и Коркинского карьеров. Предлагается дифференцировать системы с железнодорожным транспортом по степени сложности по семи основным признакам, я в таблице.
Отвалы
Признак сложности транспортной система! Сумма признаков Значение коэффициента
Головые объемы перевозок горной массы железнодорожным транспортом более 40 млн т 1-2 1.2-1,5
г Использование повышенных уклонов путей
Сложная организация движения поездов
Наличие особых ограничений по качеству руды со стороны обога-тктельной фабрики 3-4 1 »3-1,4
Отсутствие дополнительных выездов из карьера
Месторождение разрабатывается несколькими карьерами, имеющими общую схему путевого развития технологического железнодорожного транспорта_ 4-5 Более 5 1,4-1,5 1,45-1,6
Селективные выемка и складирование более двух видов г орной массы
Логическая непротиворечивость и сходимость фактических сменных показателей и к тированных результатов компьютерного моделирования позволяют использовать общую имитационную модель функционирования железнодорожного транспорта при решении круга задач по обоснованию параметров транспортных систем, в частности, определения п ной способности схем путевого развития карьерного железнодорожного транспорта в зависи от се сложности. При этом нет необходимости в создании «полных» имитационных моделей каждого отдельного предприятия. Это позволяет избежать усложнения базовой имитационной дели.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Нахтурин Ю. Л. Обоснован*: рациональных технологических параметров авто конвейерно-жслезнодорожного транспорта на карьерах: Дис....канд. техн. наук / ИГД УрО РАН. Е бург, 1999. 196 с.
2. Стариков А. Д. Имитационное моделирование работы железнодорожного транспорта: А дне...канд. техн. наук / УГГГА. Екатеринбург, 1994. 20 с.
ОПТИМИЗАЦИЯ УКЛОНОВ КАРЬЕРНЫХ АВТОДОРОГ
ЕФИМОВСКИХТ.Л. Уральская государственная горно-геологическая академия
Обоснование оптимальных уклонов карьерных автодорог имеет важное научное и п чес кое значение в связи с расширением области применения технологического автотранспс карьерах. На практике руководящий уклон автодорог принимается согласно руководству по плуатации автосамосвалов. Технико-экономические расчеты ввиду их сложности не прово Для дизель-электрических автосамосвалов, состаазяющих основу структуры парка крупных еров, этот уклон принимается равным 8 %. Однако достаточной обоснованности этой вел ны нет.
В основу разработанной методики оптимизации уклонов автодорог положены и ния изменения удельного расхода дизельного топлива. Удельный расход дизельного топлива
движении груженых автосамосвалов на подъем и порожних на спуск определится по формуле
р =-'--+-^-,
п, 1000 С / о.
где Р - удельный расход дизельного топлива при подъеме 1 т горной массы на 1 м, £„ - удельный расход топлива при номинальной нагрузке двигателя, г/кВт ч; кт - коэффи
тары автосамосвала; о>о - коэффициент сопротивления качению на участке трассы; / - у участка трассы; - коэффициент полезного действия (к. п. д.) трансмиссии автосамосвала; & удельный расход топлива при холостом ходе автосамосвала (на спуск), г/ч; С - грузоподъем автосамосвала, г, их- скорость автосамосвала при движении порожняком (на спуск), км/ч. В свою очередь, для дизель-электрических автосамосвалов
+ <оо); о, - 4/ - <«>о).
