Описано систему імітаційного моделювання, що дозволяє аналізувати доцільність збереження чи реорганізації існуючої мережі сортувальних станцій, зіставляти альтернативні варіанти щодо їх ефективності, аналізувати основні наслідки прийнятих рішень. Система моделювання дозволяє змінювати й обирати критерії розрахунків з огляду на інтереси замовників, динаміку об'ємів перевезень, їх структуру, нерівномірність у часі, зміну цін і тарифів, нормативних показників.

Представлено функцію залежності кількості відчепів від кількості вагонів у відчепі, визначено тип і масу розрахункових бігунів легкої і важкої категорій та функцію залежності кількості вагонів відповідної категорії від їх маси.

Рассмотрен стенд имитационного моделирования наиболее проблемной технологической линии переработки транзитного вагонопотока, обеспечивающий принятие решений, улучшающих эксплуатационные показатели сортировочной станции. Изложена динамика взаимодействия имитационной модели сортировочной станции и системы принятия решений при непосредственном участии лица, принимающего решения.

Індекс рубрикатора НБУВ: О284.025.432.511

Шифр НБУВ: Ж15098 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Рассмотрен полигон сети железных дорог (ЖД) как сложная техническая система; выделены структурные элементы исследуемой сети ЖД. Определены две основные задачи исследования функционирования сети ЖД. На основании краткого обзора исследований в области технологии работы сортировочной станции, как опорного элемента сети ЖД по формированию транспортного потока, приведены основные определения по организации вагонопотоков на сети ЖД. Предложен способ формализации технологического процесса железнодорожной сортировочной станции для целей построения имитационной модели и применения ее в эксплуатационной практике.

Вперше розроблено комплекс моделей розформування та формування потягів на сортувальній станції (СС) на базі введеного нового розширення мереж Петрі з урахуванням результатів прогнозування про підхід поїздів та можливість їх відправлення. Удосконалено мову мереж Петрі з метою урахування процесів розформування та формування потягів на СС. Вперше розроблено модель оперативного планування утворення вагонопотоків на СС за умов автоматизації процесів розформування та формування потягів з урахуванням інформації про підхід поїздів та експлуатаційних показників роботи СС. За допомогою нових моделей досліджено динаміку функціонування технологічних процесів розформування та формування потягів на СС. Удосконалено моделі відображення технологічних процесів потягоутворення у динаміці.

Вперше досліджено імовірнісні характеристики процесу багаторазових розділень відчепів составу на розділових стрілках. Розроблено методику, яка дозволяє встановити загальну кількість розділень відчепів составів, а також їх розподіл з окремих стрілочних позицій. Удосконалено математичну модель скочування відчепів з гірки, яка на відміну від існуючої, дозволяє керувати вибором зони гальмування відчепу, в тому числі, за низьких швидкостей виходу з гальмівних позицій. Розроблено метод оптимізації режиму розформування составу з урахуванням багаторазових розділень, що дозволило підвищити якість сортувального процесу за рахунок виключення нерозділень між несуміжними відчепами та маневрової роботи з їх ліквідації. Наведено метод оптимізації режиму гальмування керованого відчепу, який дозволяє врахувати умови його розділення не тільки з суміжними відчепами, а й з усіма іншими, що входять в кортеж керованого.

Проаналізовано існуючі типи гіркових горловин вітчизняних і закордонних сортувальних пристроїв і відомих методик оцінки їх структур. Запропоновано теоретичні підходи до розробки нового класу структур гіркових горловин, які базуються на використанні відомого принципу квазібезперервного регулювання швидкості скочування відчепів малопотужними уповільнювачами в межах спускної частини. Удосконалено процедуру визначення показників надійності структур гіркових горловин і методику техніко-економічного порівняння варіантів проектних рішень сортувальних пристроїв. Проведено оцінювання економічної ефективності їх функціонування зі структурами горловин нового класу.

Досліджено технічне забезпечення сортувальних гірок України та вагонопотоків, що на них переробляються. Для дослідження величини сил, що діють між вагонами відчепа, між окремими елементами вагона та у його взаємодії з колією розроблено імітаційну модель, в якій відчеп розглянуто як просторову динамічну систему. Розроблено методи оцінювання безпеки регульованого скочування відчепів. Удосконалено методи оцінювання динаміки скочування відчепів з гірки за рахунок урахування випадкового характеру їх параметрів та умов їх скочування. Це дозволило досліджувати вплив режимів гальмування на параметри розподілу випадкових величин швидкості та часу скочування відчепа. Для оцінювання якості режимів гальмування розроблено комплекс імовірнісних показників. Сформульовано задачу вибору режимів гальмування відчепів поїзда як задачу пошуку таких швидкостей їх виходу з гальмівних позицій, що забезпечують мінімальну величину вікон на сортувальних коліях і мінімімальний ризик нерозділення відчепів на стрілках за заданого рівня безпеки сортувального процесу. Розроблено модель розформування потоку поїздів. Методами моделювання оцінено ефективність впровадження розрахункової швидкості підходу вагонів до відчепів на сортувальних коліях і підвищення точності реалізації уповільнювачами заданих швидкостей виходу з гальмових позицій.

Наведено результати досліджень, які дозволили встановити регресійні моделі для визначення середньої тривалості осаджування у розрахунку на один вагон і можливої кількості пошкоджених вагонів на 1000 перероблених на сортувальній гірці залежно від похибки гальмування відчепів та ухилу сортувальних колій з урахуванням параметрів вагонопотоку, що переробляється.

Вирішено актуальне науково-прикладне завдання підвищення ефективності функціонування сортувальних гілок шляхом визначення раціональних техніко-експлуатаційних параметрів прицільного регулювання швидкості відчепів. Вперше одержано залежності параметрів якості прицільного регулювання швидкості відчепів на сортувальних гірках, факторами яких є похибка гальмування відчепів і ухил сортувальних колій, що дозволяють нормувати тривалість виконання маневривих операцій у сортувальних парках станцій. Удосконалено метод визначення раціональних техніко-експлуатаційних параметрів прицільного регулювання швидкості відчепів, що, на відміну від тих, що існують, дозволяє встановити точність прицільного регулювання та ухил сортувальних колій, за яких мінімізуються загальні витрати на розформування складів на сортувальних гірках. Покращено математичну модель процесу розформування складів поїздів на сортувальній гірці, яка, на відміну від тих, що існують, дозволяє врахувати особливі умови розпуску складів за наявності вагонів, що заборонено спускати з гірки без локомотива.

Вперше визначено область допустимих кутів повороту кривих спускної частини сортувальної гірки, що дозволяє розглядати всю сукупність можливих значень даних елементів плану за оптимізації їх величин. Вперше розроблено методи розрахунку оптимальних параметрів додаткових кривих спускної частини гірки та ділянок сполучення сортувальних колій, що дозволяє скоротити довжину гіркової горловини, збільшити корисну довжину сортувальних колій і зменшити роботу сил опору руху відчепів під час їх скочування з гірки. Удосконалено метод визначення оптимальних ухилів елементів поздовжнього профілю, у якому, на відміну від існуючих, як критерій прийнято висоту гірки, мінімізація якої дозволяє зменшити енергетичні витрати під час насуву та розпуску поїздів на гірці та під час витягування груп вагонів з сортувального парку. Удосконалено ергатичну імітаційну модель сортувального комплексу, у якій людина бере безпосередню участь у моделюванні та керує процесом функціонування комплексу, що надає можливість вибору черговості технологічних операцій і проведення комплексного оцінювання ефективності сортувального процесу на гірці.

Виконано аналіз доцільності застосування точкових регуляторів швидкості вагонів на вітчизняних сортувальних гірках. За результатами дослідження встановлено та проаналізовано залежності між ухилом колії та потрібною щільністю розташування точкових регуляторів швидкості вагонів. Обгрунтовано висновок про недоцільність використання точкових вагонних уповільнювачів на малих ухилах у стрілочній зоні сортувальних гірок з нормативним профілем. Сортувальні гірки, розраховані у відповідності до чинних правил і норм проектування, не доцільно обладнувати системами розподіленого регулювання швидкості відчепів без реконструкції профілю спускної частини гірки. Розроблений метод розрахунку схеми розташування точкових вагонних уповільнювачів та спеціального профілю сортувальних гірок, що запропоновано обладнати системою розподіленого регулювання швидкості відчепів.

Виконано аналіз існуючих методик визначення переробної спроможності сортувальних гірок і сортувальних станцій, в результаті якого виявлено ряд недоліків. На величину переробної спроможності сортувальної гірки впливає технічне оснащення станції та прийнята технологія роботи, що не мають відношення безпосередньо до сортувальної гірки. Для оцінки продуктивності сортувальної гірки доцільно використовувати показники максимальна, мінімальна та технічна швидкість розпуску. Для конкретної сортувальної гірки ці показники повинні встановлюватися на етапі проектування і переглядатися при зміні структури вагонопотоку або інфраструктури гірки в порівнянні з проектними. Проведено дослідження шляхів збільшення переробної спроможності сортувальної гірки за рахунок перерозподілу маневрової роботи між гірковою і вихідною горловинами сортувального парку. Одержано залежності, що дозволяють визначити момент перенесення маневрової роботи в іншій маневровий район сортувального парку, а також обсяги переробки вагонів, при яких необхідно збільшувати технічне оснащення станції. Включення відповідних таблиць в технологічні процеси роботи станцій дозволить більш повно характеризувати сортувальні комплекси та оцінити ефективність їх роботи. Для оцінки продуктивності технічного оснащення і технології роботи станції з переробки вагонопотоку доцільно використовувати показник "переробна спроможність сортувального комплексу". В якості технічної переробної спроможності сортувального комплексу пропонується розуміти максимальну кількість вагонів, що може бути ним перероблена протягом доби, під час збільшення якої необхідні заходи з нарощування переробної спроможності. В якості максимальної переробної спроможності сортувального комплексу пропонується розуміти максимальну кількість вагонів, яка може бути ним перероблено протягом доби при певному технічному оснащенні та технології роботи.

Сортувальні станції є опорними пунктами з організації вагонопотоків на мережі залізниць України; від їх якісної роботи в значній мірі залежить виконання термінів доставки вантажів, забезпечення збереження вагонів і вантажів, зниження собівартості перевезень. Найбільш ефективними сортувальними пристроями на таких станціях є сортувальні гірки. Системи інтервально-прицільного регулювання швидкості скочування відчепів на сортувальних гірках отримали домінуюче розповсюдження на залізницях світу. Одним з недоліків таких систем є пошкодження вагонів під час сортування. Визначення шляхів усунення даного недоліку є актуальною задачею сьогодення. Для одержання значень середньої швидкості зіткнення відчепів на сортувальних коліях використано імітаційне моделювання процесу розформування составів на сортувальній гірці. Встановлено, що зменшення розрахункової швидкості підходу відчепів до вагонів, які знаходяться на сортувальних коліях, викликає суттєве зменшення можливої кількості пошкоджених вагонів на 1000 перероблених на гірці і, як наслідок, зменшення річних експлуатаційних витрат, які пов'язані з пошкодженням вагонів. У той же час, збільшення похибки гальмування відчепів викликає суттєве зростання кількості таких вагонів. Збільшення крутості ухилу сортувальних колій викликає певне зростання кількості пошкоджених вагонів і витрат, які пов'язані з їх пошкодженням. Досліджено вплив точності гальмування відчепів на парковій гальмовій позиції, розрахункової швидкості їх підходу до вагонів, які знаходяться на сортувальних коліях, і параметрів профілю цих колій на середню швидкість зіткнення відчепів і можливу кількість пошкоджених вагонів. Результати досліджень дозволяють визначити найбільш раціональний варіант технічного оснащення сортувальної гірки та системи керування парковою гальмовою позицією.

В процесі обробки вагонопотоків важливу роль відіграють сортувальні гірки малої потужності, більшість з яких немеханізована. Впровадження механізації вимагає значної реконструкції плану горловини. Розроблено методику визначення оптимальної конструкції плану колійного розвитку сортувальної гірки малої потужності за критерієм мінімуму її будівельної довжини. Під будівельною довжиною розуміється розгорнута довжина горловини від вершини гірки до початку паркової гальмової позиції без врахування довжин елементів стрілочних переводів. Зроблено аналіз існуючих методів оптимізації конструкції плану сортувальних гірок, встановлено, що вони не в повній мірі враховують характер роботи гірок. Доведено, що кути повороту додаткових кривих спускної частини гірки суттєво впливають на параметри сполучних кривих сортувальних колій; при цьому, за рахунок зміни параметрів сполучних кривих досягається мінімізація будівельної довжини горловини. Як показали дослідження, між величиною кута повороту кривої спускної частини та будівельною довжиною колійного розвитку існує обернена функціональна залежність, як при розміщенні паркової гальмової позиції на прямій ділянці колії за основною сполучною кривою, так і в межах сполучних кривих. При цьому оптимізація параметрів сполучних кривих виконувалася за критерієм мінімальної відстані від вершини гірки до паркової гальмової позиції. Встановлено, що максимізація кутів повороту кривих спускної частини дозволяє скоротити будівельну довжину колійного розвитку гірки малої потужності на 10 - 15 %. Розрахунок максимальних кутів спускної частини виконується за допомогою ітераційного методу. Застосування запропонованої методики під час будівництва чи реконструкції горловин гірок малої потужності дозволяє суттєво скоротити потреби у рейко-шпальній решітці, а також зменшити експлуатаційні витрати.

Техніко-експлуатаційні показники функціонування сортувальної гірки, а також якість інтервального та прицільного регулювання швидкості відчепів, що скочуються, істотно залежать не тільки від проектних параметрів самої гірки, але і від обраних режимів гальмування окремих відчепів. Існуючий ітераційний метод оптимізації режимів гальмування відчепів, що скочуються, дозволяє максимізувати інтервали між ними на стрілках в несприятливих за умовами розділення групах за рахунок деякого зменшення інтервалів в сусідніх більш сприятливих. Даний метод оптимізації режиму розформування складу дозволяє врахувати багаторазові розділення його відчепів на стрілках і використовує модель гальмування відчепів із зоною гальмування, яку можна регулювати. При цьому пошук оптимального режиму розформування составу відбувається при постійній швидкості його розпуску. У той же час в сучасних умовах переробна спроможність сортувальних гірок використовується лише на 50 - 60 %, тому доцільно зменшити швидкість розпуску для груп відчепів з несприятливими умовами розділення з метою збільшення величини інтервалів. При цьому для зменшення тривалості розпуску составу можливе збільшення швидкості розпуску для груп відчепів, що мають сприятливі умови розділення на стрілках. Оптимізація режиму розформування составу виконується в два етапи. На першому етапі режими скочування відчепів составу оптимізуються при постійній швидкості розпуску, за результатами оптимізації состав розбивається на групи зі сприятливими і несприятливими умовами розділення. Далі кожна група відчепів виділяється в окремий состав і виконується повторна оптимізація режимів скочування відчепів окремо для кожної групи. При цьому для груп з несприятливими умовами розділення швидкість розпуску знижується відносно початкової, а для груп із сприятливими швидкість розпуску підвищується. Для оптимізації режимів розформування составів використовується імітаційне моделювання. Аналіз результатів оптимізації режимів інтервального регулювання з використанням змінної швидкості розпуску составів показав можливість збільшення інтервалів для груп з несприятливими умовами розділення за рахунок зменшення швидкості розпуску составу. Раціональна швидкість розпуску для кожної групи різна, що в свою чергу викликає необхідність розпуску составу з змінною швидкістю.

Розглянуто удосконалену імітаційну модель процесу скочування відчепів з сортувальної гірки. В запропонованій моделі, на відміну від існуючої, фактори, що діють на відчеп у процесі скочування, моделюються як випадкові функції та випадкові величини.

Вирішено наукове завдання щодо підвищення ефективності функціонування сортувальних комплексів станцій за рахунок визначення їх раціональних техніко-технологічних параметрів. Одержано залежності конфігурації області допустимих режимів гальмування відчепа від його швидкості на вершині гірки. Запропоновано новий підхід до оцінювання впливу швидкості розпуску поїздів. Удосконалено метод вибору режимів гальмування відчепів. Для оцінювання умов розділення доцільно використовувати показник "ризик нерозділення", для визначення якого запропоновано метод, де враховується тривалість руху відчепів до точки розділення та поєднання тривалості руху в розрахункових групах. Проаналізовано вплив початкової швидкості розпуску на величину переробної спроможності сортувальної гірки. Запропоновано використовувати показник "переробна спроможність сортувального комплексу". Результати роботи впроваджено в навчальний процес Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту ім. академіка В. Лазаряна у процесі підготовки спеціалістів і магістрів за спеціальністю "Організація перевезень і управління на залізничному транспорті".

Мета дослідження - аналіз умов роботи регулювальників швидкості скочування відчепів та встановлення конфігурації області допустимих режимів гальмування відчепів на сортувальних гірках з башмачними гальмовими позиціями (БГП). Під час виконання дослідження використовувались методи обстеження залізничних станцій та методи теорії гіркових процесів. Башмачні гальмові позиції на сортувальних коліях є додатковими елементами немеханізованих сортувальних гірок, де необхідно виконувати перевірку умов розподілення відчепів. Через значну тривалість регулювання швидкості відчепу у порівнянні з заняттям стрілок та уповільнювачів обмеження по розділенню на БГП є більш жорсткими у порівнянні з обмеженнями на спускній частині гірки. У зв'язку з цим у разі визначення потрібного штату регулювальників необхідно виконувати перевірку переробної спроможності гірок. В результаті виконаних досліджень вперше встановлено залежності для визначення тривалості регулювання швидкості скочування відчепа на БГП. Встановлено, що робота БГП може накладати додаткові обмеження на умови регулювання відчепів уповільнювачами спускної частини гірки. За рахунок вказаних обмежень уточнено конфігурацію області допустимих швидкостей виходу відчепів з уповільнювачів спускної частини гірок з немеханізованими парковими гальмовими позиціями. Практична значимість. Результати дослідження дозволяють удосконалити методи визначення переробної спроможності сортувальних гірок та нормування штату регулювальників швидкості вагонів.