ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ КОЛИЧЕСТВА РАСЦЕПОК "СВЕРХДЛИННЫХ" ОТЦЕПОВ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ГОРОЧНЫЙ ИНТЕРВАЛ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 656.2

А. А. Гунбин, А. А. Климов

Оценка влияния количества расцепок «сверхдлинных» отцепов на технологический горочный интервал

Поступила 15.01.2019

Рецензирование 29.01.2019 Принята к печати 12.03.2019

В статье излагается методика расчета технологического горочного интервала при корректировке технологии расформирования составов на сортировочных горках, связанной с изменением допустимого числа вагонов в отцепах. При увеличении максимально допустимого числа вагонов в отцепе сокращается количество расцепок и число связанных с этим дополнительных операций, что ведет к сокращению технологического горочного интервала и увеличению перерабатывающей способности сортировочной горки.

Для определения максимально допустимого числа вагонов в отцепе используется программа имитационного моделирования «СКАТ-Отцеп». Сформулированы критерии для определения максимально допустимого числа вагонов в отцепе. Приведены результаты исследования ограничений по длине отцепа с учетом потребной мощности тормозных позиций и обеспечения необходимой дальности пробега многовагонных отцепов. Введено новое понятие - «сверхдлинный» отцеп.

Приведена методика расчета изменения технологического горочного интервала и перерабатывающей способности сортировочной горки при изменении максимально допустимого числа вагонов в отцепе. В качестве объекта-аналога использована реальная сортировочная горка повышенной мощности, для которой выполнены расчеты по изменению максимально допустимого числа вагонов в отцепе и определен прирост перерабатывающей способности.

Ключевые слова: сортировочная горка, многовагонные отцепы, имитационное моделирование, технологический горочный интервал.

На сети железных дорог РФ прогнозируется дальнейший рост размеров перевозок, для освоения которых в ОАО «РЖД» реализуется ряд крупных инвестиционных программ по развитию железнодорожной инфраструктуры. Целью реализации проектов развития инфраструктуры является своевременное увеличение пропускной способности перегонов и станций, а также перерабатывающей способности крупных станций, в первую очередь технических, оборудованных сортировочными горками [1].

Известно, что увеличение пропускной и перерабатывающей способностей технических станций может производиться за счет реализации технических и технологических мероприятий. В данной статье рассматривается возможность изменения технологии пропуска через сортировочную горку многовагонных отцепов, что позволяет на отдельных горках сократить технологический горочный интервал и увеличить их перерабатывающую способность.

В настоящее время для сортировочных горок общей сети железных дорог установлены ограничения по максимально допустимому числу вагонов в отцепе. Согласно действую-

щей методике в качестве ограничения рассматривается мощность тормозных средств горки [2]. В результате возникает необходимость дополнительного деления многовагонных отцепов на части, что приводит к уменьшению темпа роспуска (в том числе для создания необходимых пространственно-временных интервалов между расцепленными частями многовагонного отцепа, которые должны скатываться по одному маршруту на один сортировочный путь).

По результатам ранее выполненных исследований разработаны предложения по корректировке действующей методики определения максимально допустимого числа вагонов в отцепе [3]. В частности, указанное ограничение предлагается определять по следующим критериям:

- достаточность имеющейся мощности тормозных средств горки для контроля на спускной части и в начале подгорочного парка скорости скатывания груженого многовагонного отцепа (с хорошими ходовыми характеристиками) К\;

- достаточность суммарной энергетической высоты для освобождения многовагон-

ным отцепом с плохими ходовыми характеристиками (как правило, состоящим из порожних вагонов) стрелочной зоны спускной части горки и/или парковой тормозной позиции Кг.

Выполненные исследования с использованием имитационного моделирования (программа «СКАТ-Отцеп» [4-7]) показали, что максимальное число вагонов в отцепе должно определяться для каждой отдельно рассматриваемой сортировочной горки и зависит от конструкции продольного профиля, технического оснащения горки, а также от климатических характеристик местности ее расположения. Установлено, что в качестве ограничения по допустимому числу вагонов в отцепе может быть принят не только потребный уровень мощности тормозных средств сортировочной горки [2, 8], но и общий запас энергии движения многовагонного отцепа (как правило, состоящего из порожних вагонов).

Полученный при имитационном моделировании результат показывает, что мощность тормозных позиций (ТП) может не являться ограничением при решении задачи определения максимально допустимого числа вагонов в отцепе. Для подтверждения гипотезы об отсутствии прямой связи между мощностью тормозных средств горки и максимально допустимой длиной отцепа был проведен натурный эксперимент. Получены эмпирические данные о роспуске отцепов разной длины с сортировочной горки «Н».

Рассматривалась статистическая информация об использовании мощности тормозных позиций при роспуске отцепов длиной 1, 10, 20 и 27 вагонов. Скорость роспуска варьировалась от 0,8 до 1,7 м/с, скорость выхода в парк - от 0,5 до 2,0 м/с в зависимости от оперативной обстановки, складывающейся на спускной части горки и/или на путях сортировочного парка. Сводная таблица реализуемой мощности тормозных позиций по маршруту следования отцепа приведена в табл. 1.

Для определения достаточности мощности тормозных средств с точки зрения обеспечения необходимой скорости выхода отцепа в парк были определены дисперсия, средне-квадратические отклонение и интервал, в который с вероятностью 99,73 % будет попадать потребное значение погашаемой замедлителями энергии (табл. 2) [9].

Согласно данным табл. 2 при увеличении количества вагонов в отцепе снижается потребная мощность тормозных позиций сортировочной горки. Полученные результаты показывают, что имеющейся мощности тормозных средств горки «Н» достаточно для контроля необходимой скорости выхода отцепов в парк и ограничение по длине отцепа по критерию К1 отсутствует.

Результаты проверки выполнения критерия Кг для многовагонных отцепов из груженых вагонов методом имитационного моделирования приведены в табл. 3.

Таблица 1

Реализуемая мощность тормозных средств сортировочной горки «Н» при скатывании отцепов

разной длины, %

Количество вагонов в отцепе Используемая мощность ТП для экспе имента Среднее значение, %

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1 22,09 35,62 19,41 24,92 28,84 38,42 30,71 26,66 29,45 16,95 27,31

10 33,11 34,08 22,41 27,3 25,7 25,41 20,85 23,91 18,05 21,47 25,23

20 21,03 20,56 17,62 17,73 30,2 17,54 14,07 9,43 20,83 15,44 18,45

27 20,97 13,77 16,13 17,73 16,57 15,96 12,77 16,2 16,7 18,9 16,57

Таблица 2

Расчет предельно возможных уровней использования мощностей тормозных позиций

сортировочной горки «Н»

Количество вагонов в отцепе Дисперсия Б Среднеквадратичное отклонение с, % Потребная мощность

шт (Р — 3а) шах (Р + 3а)

1 41,41 6,43 8,00 46,61

10 23,95 4,89 10,55 39,91

20 26,65 5,16 2,96 33,93

27 4,91 2,22 9,92 23,22

Таблица 3

Средняя скорость выхода с парковой ТП отцепов из порожних вагонов, скатывающихся без торможения, для сортировочной горки «Н»

Уср, м/с Число вагонов в отцепе

1 (ОП) 1 30 40 50 60

Рдок Увых, м/с Рдок Увых, м/с Рдок Увых, м/с Рдок Увых, м/с Рдок Увых, м/с Рдок Увых, м/с

1,0 1,00 1,79 1,00 4,30 1,00 2,61 0,98 1,30 0,09 0,58 0,00 -

1,5 1,00 1,90 1,00 4,35 1,00 2,70 1,00 1,48 0,26 0,59 0,00 -

2,0 1,00 2,05 1,00 4,42 1,00 2,89 1,00 1,84 0,71 0,87 0,00 -

2,5 1,00 2,23 1,00 4,53 1,00 3,09 1,00 2,17 0,98 1,26 0,25 0,64

Примечание. Уср - скорость роспуска; Рдок - вероятность докатывания отцепа; Увых - скорость выхода с парковой тормозной позиции; ОП - очень плохой бегун.

На основании данных табл. 3 можно сделать вывод, что в рассматриваемом примере при числе вагонов в отцепе более 40 вероятность освобождения отцепом парковой ТП (.Рдок) начинает уменьшаться. Следовательно, при большем числе вагонов в отцепе могут возникать случаи остановки таких отцепов на спускной части горки. Это может привести к перерывам в работе горки и повышению вероятности возникновения внештатных ситуаций, в том числе соударений вагонов с повышенными скоростями.

Таким образом, для рассматриваемой сортировочной горки «Н» ограничение по максимально допустимому числу вагонов в отцепе определяется по результатам скатывания многовагонных отцепов, состоящих из порожних вагонов, по условию обеспечения докатывания в сортировочный парк и освобождения парковой ТП - критерию Кг. При определении точного значения максимально допустимого числа вагонов в отцепе на конкретной горке требуется выполнить дополнительные расчеты. При этом рекомендуется принимать допустимый уровень вероятности докатывания отцепа Рдок = 1,00.

При использовании предлагаемого метода корректируется максимально допустимое число вагонов в отцепе. В данном случае ограничение смещается с 27 до 40 вагонов, что приводит к сокращению случаев деления «сверхдлинных» отцепов - отцепов с числом вагонов, превышающим допустимое значение (требующих выполнения дополнительной расцепки).

Изменение среднего числа отцепов при расформировании одного состава с учетом предлагаемых корректировок будет незначительным (как правило, не более одной рас-

цепки на состав). При делении «сверхдлинного» отцепа на части производится изменение технологического режима роспуска состава, связанное с уменьшением скорости роспуска или с необходимостью остановки роспуска для создания пространственно-временных интервалов между расцепленными частями «сверхдлинного» отцепа на спускной части горки. При этом случаи вынужденной остановки роспуска могут возникать достаточно часто, так как разделенные части «сверхдлинного» отцепа следуют на один сортировочный путь.

На сортировочных горках перерабатывается большое число отцепов с двумя и более вагонами. Во время прохождения многовагонным отцепом через горб сортировочной горки существует вероятность «утягивания» надвигаемого отцепа отцепом, центр масс которого уже перевалил вершину горки. В таком случае происходит растягивание автосцепки между отцепляемой группой вагонов и надвигаемым составом раньше, чем горочный составитель произведет расцепку. Во избежание непроизводительных потерь горочный составитель дает команду по станционной горочной радиосвязи оператору поста сортировочной горки: «Прижми на отцепку». Получив приказ, дежурный по горке приводит первую тормозную позицию по маршруту скатывания в рабочее положение до получения подтверждения о произведенной отцепке. При такой технологии работы фактор «утягивания» на время расформирования состава и технологического горочного интервала в целом не влияет.

Уменьшение числа расцепок при роспуске приводит к увеличению числа дополнительно перерабатываемых на горке вагонов, ваг./сут [10]:

ДМ =

М1 440аг-!Гпгост_

-п*в, С1)

*г.и - Д*г.и *Т.и' (1 + Ргор)^по где £ги - технологический горочный интервал; аг - коэффициент, учитывающий возможные перерывы в использовании горки из-за враждебных передвижений (принимается равным 0,97); £ Тпгост - суммарное время занятия горки в течение суток для выполнения постоянных операций, не зависящих от объема переработки, мин/сут [10]; ргор - коэффициент, учитывающий отказы технических устройств, нерасцепы вагонов; цповт - коэффициент, учитывающий повторную сортировку части вагонов в процессе окончания формирования с горки и из-за недостатка числа и длины сортировочных путей (равно 1,05 для сортировочных систем с парками отправления и 1,12 - без парков отправления); тв - среднее число вагонов в расформировываемом составе, ваг.

Значение £ Тпгост равно:

£ ^пост £ ^техн + £ ^мест, (2)

где £ 7,тгехн - время технологических перерывов в работе горки, а также время занятия горки прочими операциями, при которых роспуск прекращается, мин/сут; £ ГМест - время сортировки вагонов углового потока, сборных, местных, из вагонного депо и с путей ремонта, мин/сут.

Оценка влияния на технологический горочный интервал изменения случаев деления «сверхдлинного» отцепа на части определяется по формуле

(3)

Мар = п С

где по.р - среднее количество остановок роспуска из-за расцепок «сверхдлинных» отцепов на сортировочной горке; £о.р - среднее время задержки расформирования состава из-за деления «сверхдлинного» состава на части, определяемое хронометражем, мин.

При оценке влияния изменения технологии работы с многовагонными отцепами на технологический горочный интервал и перерабатывающую способность горки в целом целесообразно учитывать среднее количество остановок роспуска, приходящихся на один состав:

Дп„..

(4)

где Дпо.р - изменение среднего числа остановок при роспуске при изменении технологии работы с многовагонными отцепами на сортировочной горке; псост - количество расформированных составов за период.

Среднее число остановок роспуска из-за деления «сверхдлинных» отцепов на части при расформировании определяется по формуле

п,

о.р

= 1

7 = 1

N.

отц вагу

-1

норм

(5)

где к - количество «сверхдлинных» отцепов в рассматриваемой выборке; М^Ц- - количество вагонов в «сверхдлинном» отцепе /-го состава; Мнорм - нормативное ограничение по количеству вагонов в отцепе.

Среднее число вагонов в составе определяется по формуле

ваг

тв=--, (6)

"■расф

где Мвпаг - число вагонов в поездах, прибывающих в парк приема в расформирование за рассматриваемый период; Прасф - число составов, прибывающих в расформирование на станцию за рассматриваемый период.

Пример реализации разработанных предложений выполнен для сортировочной горки «Н», для которой ограничение по числу вагонов в отцепе составляет:

• по действующим нормативам - 27 ваг.,

• по предлагаемой методике - 40 ваг.

Рассмотрен процесс роспуска «сверхдлинных» отцепов. Объем рассматриваемой выборки составил 404 состава, в которых отцепы длиной более 27 вагонов встречаются 100 раз. Расчет числа остановок роспуска из-за необходимости деления «сверхдлинных» отцепов по действующей и предлагаемой технологии приведен в табл. 4 и 5 соответственно.

Всего был рассмотрен 6 241 отцеп, количество «сверхдлинных» отцепов в общем отцепо-потоке составляет 1,67 % от общего числа и встречается в 25,74 % составов, поступающих в расформирование. При действующей технологии необходимо 137 раз выполнить снижение скорости или полную остановку роспуска, при предлагаемой - всего 65 раз.

п = о.р

о.р

пг

1

Таблица 4

Количество остановок роспуска при делении «сверхдлинных» отцепов (не более 27 ваг.)

на сортировочной горке «Н»

Кол-во Среднее кол-во Кол-во Среднее кол-во Кол-во Среднее кол-во

вагонов остановок вагонов остановок вагонов остановок

в отцепе роспуска в отцепе роспуска в отцепе роспуска

28 8 44 5 60 2

29 4 45 2 61 4

30 3 46 4 62 4

31 3 47 2 63 2

32 6 48 0 64 16

33 3 49 1 65 2

34 1 50 0 66 2

35 1 51 1 67 0

36 1 52 3 68 2

37 1 53 1 69 0

38 1 54 0 70 4

39 3 55 4 71 6

40 4 56 2 72 0

41 4 57 6 73 0

42 0 58 6 74 2

43 9 59 2 - -

Всего 137

Таблица 5

Количество остановок роспуска при делении «сверхдлинных» отцепов (не более 40 ваг.)

на сортировочной горке «Н»

Кол-во Среднее кол-во Кол-во Среднее кол-во Кол-во Среднее кол-во

вагонов остановок вагонов остановок вагонов остановок

в отцепе роспуска в отцепе роспуска в отцепе роспуска

41 4 53 1 65 1

42 0 54 0 66 1

43 9 55 2 67 0

44 5 56 1 68 1

45 2 57 3 69 0

46 4 58 3 70 2

47 2 59 1 71 3

48 0 60 1 72 0

49 1 61 2 73 0

50 0 62 2 74 1

51 1 63 1 - -

52 3 64 8 - -

Всего 65

Количество остановок роспуска или снижения скорости роспуска, приходящееся на один расформировываемый состав, равно:

137 - 65

^•о.р

404

= 0,18 ост. росп./сост.

Изменение технологического горочного интервала составит:

ДС = 0,18 • 1,2 = 0,21 мин/сост.

Среднее число вагонов в расформировываемом составе равно: 23 056

= —т;;-:— = 57,07 ваг./сост. в 404

Для оценки изменения перерабатывающей способности горки используется технологиче-

ский график работы сортировочной горки «Н», который составлен для четырех горочных локомотивов при отсутствии в расформированном составе вагонов, запрещенных к роспуску с горки, и представлен на рисунке.

Увеличение среднесуточного числа дополнительно перерабатываемых вагонов на сортировочной горке при сокращении технологического горочного интервала составит

X

11 Д^пер = (-1---_

ваг ч10,7 — 0,21 10,7 1 440 • 0,97 — 172,5 _

Х (1 + 0,08) • 1,05 -57,07 = = 117,44 ваг./сут.

Операция

Время на

операцию

Время в минутах

5 10 15 20 25

30

35 40 45

50

55

Заезд и уборка тормозных башмаков

1 локомотив

2 локомотив

3 локомотив

17

4 локомотив

шш

У///////////7777^

\4W4\WN

V///////,

1 локомотив

Надвиг

2 локомотив

3 локомотив

L

4 локомотив

1 локомотив

Роспуск

2 локомотив

3 локомотив

4\\\\\\\S

4 локомотив

kW;

ш

1 локомотив

Окончание формирования и осаживания

2 локомотив

3 локомотив

10

4 локомотив

ГШ

ГШ

пи

ГШ

И рпп

пп

ГШ

ГБч^/ХИ цпш

1 локомотив

Выезд из парка

2 локомотив

3 локомотив

4 локомотив

Тц = 32 мин

^ = 10,7 мин

Технологический график работы сортировочной горки «Н» (Тц - время цикла)

Таким образом, корректировка методики определения максимально допустимого числа вагонов в отцепе позволит сократить технологический горочный интервал. Для рассматривае-

мой сортировочной горки «Н» прирост перерабатывающей способности после реализации предлагаемых мероприятий составил ~ 2,0 %.

6

9

1

Библиографический список

1. Стратегия развития холдинга «РЖД» на период до 2030 года (основные положения) : утв. советом директоров ОАО «РЖД» 23 дек. 2013 г. (протокол № 19). URL: http://doc.rzd.ru/doc/public/ru (дата обращения: 26.09.2018).

2. Инструкция по расчету максимально допустимой длины отцепа при роспуске на сортировочных горках : утв. распоряжением ОАО «РЖД» от 01.04.2013 № ЦД-49р. М., 2012. 12 с.

3. Method for calculating the maximum number of railway cars in a cut / A. A. Klimov, A. A. Gunbin, D. V. Osipov, P. S. Burdyak // MATEC Web of Conferences : X International Scientific and Technical Conference "Polytransport Systems". 2018. Vol. 216, 02011. URL: https://doi.org/10.1051/matecconf/201821602011 (дата обращения: 20.09.2018).

4. Климов А. А., Гунбин А. А. Моделирование процесса скатывания отцепов из нескольких вагонов с сортировочной горки при роспуске // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока. 2011. № 2. С. 88-91.

5. Гунбин А. А. Алгоритм имитационного моделирования скатывания с горки многовагонных отцепов // Транспортная инфраструктура Сибирского региона. 2016. Т. 1. С. 334-337.

6. Гунбин А. А. Исследование интервалов на разделительных элементах сортировочной горки при скатывании отцепов дифференцированной длины // Вестник УрГУПСа. 2017. № 3 (35). C. 108-117.

7. Гунбин А. А. Образование временных интервалов на первом стрелочном переводе сортировочной горки при роспуске отцепов дифференцированной длины // Вестник Сибирского государственного университета путей сообщения. 2018. № 1 (44). C. 5-13.

8. Пособие по применению правил и норм проектирования сортировочных устройств / Л. Б. Тишков, В. П. Шейкин, Ю. А. Муха [и др.]. М. : Транспорт, 1994. 220 с.

9. Правила и нормы проектирования сортировочных устройств на железных дорогах колеи 1520 мм : утв. МПС РФ 10.10.2003. М. : Техинформ, 2003. 168 с.

10. Инструкция по расчету наличной пропускной способности железных дорог : утв. распоряжением ОАО «РЖД» от 10.11.2010 № 128. М. : Техинформ, 2011. 289 с.

A. A. Gunbin, A. A. Klimov

The Influence Estimation of Uncoupling "Superlong" Set of Cars on the Technological Hump Interval

Abstract. The article describes the method of calculating the technological hump interval when adjusting the technology of disbanding trains on the humps, associated with a change in the permissible number of cars in uncoupling. With an increase in the maximum allowable number of wagons in the uncoupling, the number of uncoupling and the number of associated additional operations are reduced, which leads to a reduction in the technological hump interval and an increase in the processing capacity of the hump.

To determine the maximum allowable number of wagons in the uncoupling, the SKAT-Uncoupling simulation program is used. Criteria are formulated to determine the maximum allowable number of wagons in the uncoupling. The results of the study of restrictions on the length of the uncoupling are given, taking into account the required power of the brake positions and ensuring the required range of mileage of multi-carriage uncoupling. A new concept has been introduced - "superlong" uncoupling.

A method for calculating the change in the technological hump interval and the processing capacity of the hump when changing the maximum allowable number of cars in the uncoupler is given. As an analogue object, a real slide of increased power was used, for which calculations were made on the change in the maximum allowable number of cars in the uncoupler and the increase in processing capacity was determined.

Key words: hump yard; multi-car uncoupling; simulation modeling; technological hump interval.

Гунбин Антон Андреевич - преподаватель кафедры «Железнодорожные станции и узлы» СГУПСа. E-mail: gunbin_gdsu@mail.ru

Климов Александр Александрович - кандидат технических наук, доцент кафедры «Железнодорожные станции и узлы» СГУПСа. E-mail: upp@stu.ru