CC BY
32
«ТРАНСПОРТЫ СИСТЕМИ ТА ТЕХНОЛОГИ ПЕРЕВЕЗЕНЬ»
36ipHUK наукових праць ДНУЗТ iM. акад. В. Лазаряна. Вип. 11. 2016р.
УДК 656.212
I. Л. ЖУРАВЕЛЬ1*, В. В. ЖУРАВЕЛЬ2*
1 Каф. «Управлгння експлуатацшною роботою», Дншропетровський нацюнальний унгверситет затзничного транспорту iMeHi академжа В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, 49010, м. Дншропетровськ, Украша, тел. +38 (056) 373-15-70, ел. пошта zhuravel72@mail.ru, ORCID 0000-0002-4405-6386
2 Каф. «Станцй та вузли», Дншропетровський нацюнальний ушверситет затзничного транспорту iменi академiка В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, 49010, м. Дншропетровськ, Украша, тел. +38 (056) 373-15-12, ел. пошта zhuravel72@mail.ru, ORCID 0000-0001-7338-4584
ТРИВАЛ1СТЬ МАНЕВРОВИХ ПЕРЕСУВАНЬ ПООДИНОКОГО ЛОКОМОТИВА ТА ЧИННИКИ, ЯК1 НА НЕ1 ВПЛИВАЮТЬ
Мета. В ринкових умовах важливою задачею для залiзничного транспорту Украни е пiдвищення проду-ктивностi пращ та зменшення експлуатацiйних витрат. Одним з розв'язань цього питання е вiрне нормуван-ня тривалостi виконання маневрових операцш. Розрахунки за чинною методикою нормування маневрово!' роботи дають неадекватнi результати на коротких ввдстанях. Усунення даного недолiку е актуальною задачею. Методика. Для отримання залежносп значень тривалостi руху поодинокого локомотива ввд вiдстанi маневрового пересування використано вдосконалений аналiтичний метод нормування та регресшне моде-лювання. Результати. Встановлено, що за коротких ввдстаней не можна досягти швидкостi, яка встановлена нормативними документами. Визначено тривалють маневрових пересувань, яка вiдповiдае фактичнш швид-костi руху поодинокого локомотива, та отримано регресiйнi моделi для нормування тако! тривалостi. Нау-кова новизна. Дослвджено вплив довжини маневрового пересування та максимально можливо! швидкосп руху поодинокого локомотива на тривалють його пересування. Практична значимiсть. Результати досль джень дозволяють адекватно нормувати тривалiсть маневрових пересувань поодинокого локомотива за коротких вщстаней.
Ключовi слова: маневрова робота; нормування тривалостц вiдстань пересування; швидк1сть руху пооди-нокого локомотива.
затзниць Укра!ни [2]. Нев1рне врахування швидкост руху за певних значень довжини шврейсу призводить до похибок нормування тривалост маневрових шврейшв.
Вступ
Незважаючи на непросту ситуащю, що склалася на теперiшнiй час в нашш кра!ш, зал> знищ продовжують виконувати сво! основнi функци щодо задоволення потреб клieнтури вщповщно до Стратеги розвитку залiзничного транспорту на перюд до 2020 року [1].
Важливою складовою частиною перевiзного процесу на залiзничному транспортi е маневрова робота, вiрне нормування тривалосп виконання яко! суттево впливае на продуктившсть працi та собiвартiсть перевезень.
При цьому, найчастше постають двi зацачi, що, як правило, виключають одна одну - ращо-нальна тривалiсть виконання маневрового шврейсу та мшмальш витрати палива, особливо за наявностi резервiв тривалостi.
Постановка проблеми
Основними чинниками, яю впливають на тривалiсть маневрового шврейсу, е вщстань пересування тд час виконання пiврейсу /пр та
швидюсть руху пiд час виконання маневрiв V, максимально допустимi значення яко! регла-ментуеться Правилами техшчно! експлуатацп
Анал1з дослщжень i публжацш
В залежност вщ сполучення р1зних елемен-т1в i характеру змши швидкост руху розр1зня-ють шють основних титв маневрових тврей-с1в, як вщр1зняються витратами часу та кошт1в на !х виконання [3]. Проте тд час нормування тривалосп зазвичай використовують тврейси двох титв (рис. 1), як забезпечують мш1маль-ну тривалють пересувань: 1) розгш-уповшьнення (РУ), за якого маневровий состав встигае досягти задано! швидкосп розгону vр
та одразу ж уповшьнюеться до зупинки (при цьому маневровий состав найчаспше не встигае досягти максимально допустимо! швидкосп vmax , яка дозволена [2]); 2) розгш-рух з постш-ною швидюстю-уповшьнення (РПУ), за якого маневровий состав досягае встановлено! (в б> льшост випадюв vmax) швидкост1, шсля чого рухаеться з такою швидюстю, а пот1м уповшь-нюеться до зупинки.
© Журавель I. Л., Журавель В. В. 2016
^пр = '
(ару + р.
ру"'с/ ктах
3,6/,
^пр = а + Ьтс.
(1)
2
+
пр
(2)
Рис. 1. Основт типи маневрових тврейсш: 1) розгiн-уповiльнення (РУ); 2) розпн-рух з постiйною швидкiстю-уповiльнення (РПУ)
Основними методами нормування тривалос-т маневрових тврейив е метод розрахункових параметр1в, метод тягових розрахунюв { метод анал1тичних розрахунюв
Метод розрахункових параметр1в, запропо-нований професором Фроловим О. М. на тдс-тав1 проведених у 1899-1901 р. дослщжень [4], передбачае визначення тривалост маневрового тврейсу за формулою
де тс - к1льк1сть вагон1в у маневровому составу
а, Ь - нормативи часу, яю залежать вщ до-вжини /пр, хв.
Значення а \ Ь повинш розраховуватись на тдстав1 хронометражних спостережень за ро-ботою станцп, але через значт витрати часу на !х проведення зазвичай у розрахунках викорис-товуються !х середньомережев1 значення [5].
Метод тягових розрахунюв [6], який грунту-еться на чисельному розв'язанш р1вняння руху, е досить точним { дозволяе врахувати особли-вост маневрового локомотива, конкретного маневрового состава та маршруту його пряму-вання, але через складнють тдготовки необ-хщних вихщних даних вш не знайшов широкого застосування при 1нженерних розрахунках.
Зпдно з д1ючою на сьогодт методикою нормування маневрово! роботи [7, 8], тривалють маневрового тврейсу визначаеться анал1тич-ним методом за виразом
де ару - коефщент, який враховуе час, необхвд-
ний для зм1ни швидкосп руху локомотива на 1 км/год тд час розгону та тд час гальмування; складае 2,44 с/км/год;
Рру - коефщент, який враховуе додатковий
час на зм1ну швидкосп руху кожного вагона в маневровому состав1 на 1 км/год тд час розгону та тд час гальмування; складае 0,1 с/км/год.
Як вщм1чено в [9], розрахунки тривалост маневрових пересувань на коротких вщстанях за даним методом дають неадекватш результа-ти. Це пов'язано ¡з тим, що вш призначений для розрахунку тривалост нашврейс1в типу РПУ, а фактично на малих вщстанях використовують-ся маневров1 нашврейси типу РУ.
Пщвищити точнють нормування тривалосп маневрових шврейшв за малих значень /пр дозволяе вдосконалений аналггичний метод [9, 10], який було використано для шдвищення ефективност функщонування промислово! станцп [11].
Постановка завдання
Метою дано! статп е дослщження впливу довжини маневрового тврейсу та максимально можливо! швидкост руху поодинокого локомотива на тривалють його пересування.
Результати дослщжень
Зпдно з [2] максимальна швидкють руху поодинокого локомотива вшьними кол1ями становить 60 км/год, але в залежносп вщ стану коли й шших мюцевих умов на станщях мо-жуть встановлюватися певш обмеження швидкосп.
Для встановлення впливу обмежень швид-кост руху Уоб, !! значення вар1ювалися у межах 5... 60 км/год ¡з кроком 5 км/год. Значення /пр вар1ювалася у межах 50...1 300 м 1з кроком
50 м.
У результат дослщжень встановлено (див. рис. 2), що значення Утах = 60км/год досяга-еться лише за /др = 1220м.
Визначено, що за /пр = 50м можна досягти V = 12,15 км/год, тобто за тако! довжини /пр можна здшснити маневровий тврейс типу РПУ лише при vоб = 5...10 км/год 1 розрахувати його тривалють за д1ючою на сьогодт методикою.
V
лише за бшьших значень /пр - тврейси типу
РПУ, тривалiсть яких можна визначити за дда-чою методикою.
Таблиця 1
Довжина маневрових тврейив, за яко'1 досяга-сться обмеження швидкостi 15...35 км/год
Показ- ^об, км/год
ник 15 20 25 30 35
/пр , м 80 140 215 305 420
Таблиця 2
Довжина маневрових тврейив, за яко'1 досяга-еться обмеження швидкосп 40...60 км/год
Рис. 2. Графж залежносп швидкосп руху поодинокого локомотива пвд час виконання маневр1в в1д довжини маневрового тврейсу
Довжину маневрових пiврейсiв, за яко1 до-сягаеться значення Уоб = 15...60км/год, наведено в табл. 1 i 2.
За /пр, яка не перевищуе вказаних у табл. 1 i
2 значень, здшснюються тврейси типу РУ, i
Показ- Уоб, км/год
ник 40 45 50 55 60
/пр , м 545 690 895 1025 1220
За вдосконаленим анал^ичним методом (ВАМ) нормування визначено тривалють маневрового тврейсу за вщносно малих значень /пр
i vo6 = 15. ..60 км/год, яку наведено в табл. 3.
Таблиця 3
Тривалкть маневрового тврейсу за вдосконаленим аналггичним методом нормування
м Уоб, км/год
15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
50 0,49
100 0,71 0,70
150 0,86
200 1,01 0,99
250 1,11 1,10
300 1,21
350 1,31
400 1,41 1,40
450 1,48
500 1,57 1,56
550 1,64 1,64
600 1,71
650 1,78
700 1,85 1,85
750 1,91
800 1,98
850 2,04 2,04
900 2,10
950 2,15
1000 2,21
1050 2,27 2,26
1100 2,32
1150 2,37
1200 2,42
1250 2,47
Примггка. Останне значення в кожнш граф1 в1дпов1дае тврейсу типу РПУ та може бути визначено за дь ючою методикою.
Неврахування типу тврейсу та максимально можливо! швидкостi УщХ , яко! може досяг-ти поодинокий локомотив тд час пересувань, призводить до похибки розрахунюв тривалостi маневрового тврейсу за ддачою методикою (ДМ), яка зростае зi зменшенням /пр ^ вщпов>
дно, у^ах (див. рис. 3).
Рис. 3. Графж залежносл тривалосп маневрового тврейсу в1д його довжини за уоб = 60 км/год
у
разi
/пр = 1100...1200м
Наприклад (див. табл. 4), Уоб = 60 км/год i
(Ущ1Х = 56,97...59,51 км/год) рiзниця у результатах розрахунюв за ДМ i ВАМ вiдсутня, за /пр = 450м (УщХ = 36,44 км/год) - 11,4 с, за
/пр = 150м (= 21,04км/год) - 30,6 с, за
/пр = 50м (= 12,15км/год) - 46,8 с.
Зменшення значень уоб призводить до зме-ншення рiзницi у результатах розрахунюв за ДМ i ВАМ. В цшому, у разi /пр = 50м така рiз-
ниця становить: за уоб = 60 км/год - 2,6 рази, за уоб = 55км/год - 2,4 рази, за уоб = 50км/год -2,2 рази, за уоб = 45 км/год - 2,0 рази, за уоб = 40 км/год - 80 %, за уоб = 35 км/год -60 %, за уоб = 30 км/год - 50 %, за уоб = 25км/год - 30 %, за уоб = 20 км/год -14 %, за уоб = 15 км/год - 4 %.
Таблиця 4
Тривалкть маневрових м1врейс1в, яку розрахо-вано за ВАМ i ДМ
уоб, км/год
60 40
Метод розрахунку Пере- ви-щення, Метод розрахунку Пере- ви-щення,
ВАМ ДМ ВАМ ДМ
tYр , хв tYр , хВ раз1в tYр , хв tYр, хв раз1в
50 0,49 1,27 2,59 0,49 0,89 1,82
100 0,70 1,32 1,89 0,70 0,96 1,37
150 0,86 1,37 1,59 0,86 1,04 1,21
200 0,99 1,42 1,43 0,99 1,11 1,12
250 1,10 1,47 1,34 1,10 1,19 1,08
300 1,21 1,52 1,26 1,21 1,26 1,04
350 1,31 1,57 1,20 1,31 1,34 1,02
400 1,40 1,62 1,16 1,40 1,41 1,01
450 1,48 1,67 1,13 1,48 1,49 1,01
500 1,56 1,72 1,10 1,56 1,56 1,00
550 1,64 1,77 1,08
600 1,71 1,82 1,06
650 1,78 1,87 1,05
700 1,85 1,92 1,04
750 1,91 1,97 1,03
800 1,98 2,02 1,02
850 2,04 2,07 1,01
900 2,10 2,12 1,01
950 2,15 2,17 1,01
1000 2,21 2,22 1,00
1050 2,26 2,27 1,00
1100 2,32 2,32 1,00
1150 2,37 2,37 1,00
1200 2,42 2,42 1,00
Для випадюв (див. табл. 5), у яких значення уоб не збпаються iз наведеними у табл. 3, i е вiдмiннiсть у значеннях ¿пр, тривалiсть маневрового тврейсу можна визначити за регресш-ною моделлю виду
tпр = Ь0 + ЬЬ
(3)
Таблиця 5 Параметри регресiйних моделей
Уоб, км/год 1пр , м Ь0 Ь1
50...60 800. 1050 -0,006 0,070
40... <50 500. 800 -0,058 0,072
30.<40 350. 500 -0,069 0,074
25.<30 200. 300 -0,034 0,072
Приклад криво! регресй для уоб = 50...60км/год i /пр = 800...1050м наведено на рис. 4.
'пр J
v=60 км/год
2,29 2,26 2,23 2,20 2,17 2,14 2,11 2,08 2,05 2,02 1,99 1,96
• v=55
♦ v=50 eu/год
s; i мод «ira о
< vf
800
850
900
950
1000
1050
'Пр: '
F > F
(a; m\; m2),
(4)
де F - розрахункове значення ^-критерда;
т
F(a; щ ; ^ ) - табличне значення ^-критерда
у разi визначених: рiвня значимостi a = 5 %, ступеня свободи емпiричноï дисперсiï m^ i сту-пеня свободи залишковоï дисперсiï m2 .
Додатково адекватнiсть регресiйноï моделi перевiрено за вiдносним вiдхиленням [13] дшс-них значень inpJ- вщ прогнозних tnpi (%)
v = Affii100,
(5)
пр
Таблиця 6 nepeBipKa адекватностi регресiйноï моделi
\об, км/год F т F(a; mi; m2) v , %
50.60 414,36 2,32 0,1
40.<50 145,82 2,15 0,4
30.<40 36,04 2,94 1,0
25.<30 60,91 6,26 0,8
Рис. 4. Крива регреси, яка описуе зв'язок мiж довжиною маневрового тврейсу i його тривалiстю
Для перев1рки адекватносн регресшно! мо-дел1 використано ^-критерш Фшера [12]. Ре-гресшна модель адекватно описуе результати експерименив, якщо виконуеться умова
де А^пру - середне вiдхилення фактичних значень тривалосп маневрового пiвpейсу вщ значень тако1' тpивалостi, яю розраховано за регре-сiйною моделлю;
Тпр - середне значення тривалосп маневрового пiвpейсу, яке розраховано за регресшною моделлю.
Прийнято, що pегpесiйна модель адекватно описуе результати експерименив, якщо вико-нуеться умова
v< 5 %. (6)
Результати пеpевipки адекватностi регресшно!' моделi наведено в табл. 6.
Даш, що наведено у табл. 6, дозволяють зробити висновок, що умови (4) i (6) викону-ються i регресшш моделi е адекватними.
Висновки
Виконаш дослiдження дозволяють зробити наступнi висновки:
1. За довжини маневрового тврейсу, яка е меншою за 1 220 м, не можна досягти максимально!' швидкосп руху поодинокого локомотива вшьними колiями (60 км/год), яка встановлена чинними нормативними документами, що при-зводить до похибок тд час нормування тривалосп маневрових пiвpейсiв.
2. За вдосконаленим аналiтичним методом нормування визначено тривалють маневрового пiвpейсу за його довжини 50.. .1 200 м i обме-ження швидкостi 15. 60 км/год.
3. Похибка розрахунюв тpивалостi маневрового тврейсу за ддачою методикою зростае зi зменшенням його довжини i, вщповщно, максимально можливо1' швидкостi, яко1' може досягти поодинокий локомотив пiд час пересувань.
4. Для випадюв, у яких обмеження швидкосп не збтаються iз розглянутими пiд час досл> джень, i е вiдмiннiсть у значеннях тpивалостi маневрових пiвpейсiв, отримано регресшну модель для визначення тако1' тpивалостi.
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. Транспортна стратегiя Украни на перюд до 2020 року: Розпорядження Каб. Мiнiстрiв Украши вiд 20.10.2010 р. № 2174-р [Електронний ресурс] -Режим доступу: http://zakon.rada.gov.ua.
2. Правила техтчно! експлуатацп залiзниць Украши. - Кшв: Транспорт Украши, 2005. - 256 с.
3. Кочнев Ф. П. Управление эксплуатационной работой железных дорог: учеб. пособие для вузов / Ф. П. Кочнев, И. Б. Сотников. - Москва: Транспорт, 1990. - 424 с.
4. Организация движения на железнодорожном транспорте / [Кочнев Ф. П., Максимович Б. М., Померанцев В. В. и др.]; под общ. ред. Ф. П. Кочнева. -Москва: Трансжелдориздат, 1958. - 336 с.
5. Руководство по техническому нормированию маневровой работы. - Москва: Транспорт, 1978. - 56 с.
6. Rassôlkin, A. Calculation of the Traction Effort of Switching Locomotive / A. Rassôlkin, H. Hôimoja //
т
11th International Symposium «Topical Problems in the Field of Electrical and Power Engineering» (Tallinn University of Technology). - Tallinn, 2012. - Р. 61-65.
7. Методические указания по расчету норм времени на маневровые работы, выполняемые на железнодорожном транспорте : утв. ЦЗ МПС РФ 19.03.1998 г. / Мин. путей сообщения РФ. - Москва, 1998. - 84 с.
8. Методичт вказiвки з розрахунку норм часу на маневровi роботи, яш виконуються на залiзничному транспорт : затв. : наказ Укрзалiзницi 25.03.2003 р. № 72-ЦЗ. - Кигв, 2003. - 82 с.
9. Козаченко, Д. М. Нормування тривалосп ви-конання маневрових пересувань з врахуванням об-меження швидкосп руху на окремих елементах прямування составiв / Д. М. Козаченко, I. Л. Журавель, I. Ю. Левицький // Залiзничний транспорт Украни. - 2014. - № 6 (109). - С. 30-36.
10. Журавель, I. Л. Щдвищення ефективносл роботи вантажних станцш за рахунок удосконален-ня 1х колшного розвитку: автореф. дис. ... канд.
И. Л. ЖУРАВЕЛЬ, В. В. ЖУРАВЕЛЬ
техн. наук: 05.22.20 / Журавель 1рина Леонщвна. -Дтпропетровськ : ДНУЗТ, 2015. - 24 с.
11. Журавель, В. В. Шдвищення ефективносп функцiонування промисловоГ станцii шляхом вдос-коналення Г! конструкцп / В. В. Журавель, I. Л. Журавель // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2015. - № 2/3 (74). - С. 61-67.
12. Львовский, Е. Н. Статистические методы построения эмпирических формул: учеб. пособие / Е. Н. Львовский. - М.: Высш. школа, 1982. - 224 с.
13. Негрей, Н. П. Прогнозирование размеров работы сортировочных станций с помощью статистических методов / Под ред. Н. В. Правдина // Проблемы проектирования станций и узлов: Межвузовский сборник научных статей. - Гомель: БелИИЖТ, 1984. - С. 10-21.
Статья рекомендована к публикации д.т.н., проф. Огарем О. М. (Украгна).
Надшшла до редколегй 15.05.2016.
Прийнята до друку 17.05.2016.
ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ МАНЕВРОВЫХ ПЕРЕДВИЖЕНИЙ ОДИНОЧНОГО ЛОКОМОТИВА И ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА НЕЕ
Цель. В рыночных условиях важной задачей для железнодорожного транспорта Украины является повышение производительности труда и уменьшение эксплуатационных расходов. Одним из решений этого вопроса является правильное нормирование продолжительности выполнения маневровых операций. Расчеты по действующей методике нормирования маневровой работы дают неадекватные результаты на коротких расстояниях. Исключение данного недостатка является актуальной задачей. Методика. Для получения зависимости значений продолжительности передвижения одиночного локомотива от длины маневрового передвижения использован усовершенствованный аналитический метод нормирования и регрессионное моделирование. Результаты. Установлено, что при коротких расстояниях невозможно достичь скорости, установленной нормативными документами. Установлена продолжительность маневровых передвижений, отвечающая фактической скорости движения одиночного локомотива, и получены регрессионные модели для нормирования такой продолжительности. Научная новизна. Исследовано влияние длины маневрового передвижения и максимально возможной скорости движения одиночного локомотива на продолжительность его передвижения. Практическая значимость. Результаты исследований позволяют адекватно нормировать продолжительность маневровых передвижений одиночного локомотива при коротких расстояниях.
Ключевые слова: маневровая работа; нормирование продолжительности; расстояние передвижения; скорость движения одиночного локомотива
I. L. ZHURAVEL, V. V. ZHURAVEL
THE DURATION OF A SINGLE LOCOMOTIVE SHUNTING MOVEMENTS AND THE FACTORS THAT AFFECT IT
Purpose. The market conditions for the important task of Railway Transport of Ukraine is to increase productivity and decrease operating costs. One solution to this issue is the proper regulation of the length of shunting operations. Calculations based on the current valuation method shunting give inadequate results over short distances. Excluding this disadvantage is an urgent task. Methodology. For according to the values of the duration of a single movement of the length of the locomotive shunting movement used an improved analytical method for the valuation and regression modeling. Findings. It was found that at short distances it is impossible to reach the speed set by regulations. Installed length of shunting movements, corresponding to the actual speed of a single movement of the locomotive, and the obtained regression models for the valuation of such duration. Originality. The effect of the length of the shunting movement and the maximum possible speed of a single movement of the locomotive on the duration of its movement. Practical value. The results allow to adequately normalized duration shunting locomotive single movement at short distances.
Keywords: shunting operations; the duration of the valuation; movement distance; the speed of movement of a single locomotive
