Файл: Тихонов, К. К. Выбор оптимальных параметров эксплуатации железных дорог.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.10.2024
Просмотров: 113
Скачиваний: 0
тива |
в одну сторону движения возможность дальнейшего |
удлинения |
||||||
станционных путей ограничена мощностью тяги и крутизной |
расчет |
|||||||
ного |
подъема, |
а |
в |
другую |
сторону |
нет. |
|
|
В дальнейшем, таким образом, в одну сторону весовая |
норма ста |
|||||||
билизируется, |
а |
в |
другую |
сторону |
удлиняемые пути |
еще |
можно |
использовать. При этом надо учитывать возникающий в таких ситуа циях из-за непарности размеров движения резервный пробег локомо тивов и бригад.
В программе расчетов на ЭВМ принято три градации мощности ло комотивов при неизменном заданном виде тяги: локомотив одиночной тяги, то же, но более мощный и, как правило, локомотив исходного периода в двух секциях (двойная тяга для всего поездопотока). На пример, при электрической тяге на переменном токе могут быть зада
ны локомотивы: В Л 6 0 К , В Л 8 0 К , |
2 В Л 6 0 К . |
|
|
|
|
|
|||
Можно задавать также перспективные |
типы |
локомотивов. |
При |
||||||
этом исходными данными являются мощность |
двигателя на |
оси, |
|||||||
осевая нагрузка и |
коэффициент |
использования |
номинальной |
|
мощ |
||||
ности на расчетном подъеме. В результате |
решения |
задачи |
можно |
||||||
получить вывод об эффективности предлагаемых |
перспективных |
ло |
|||||||
комотивов. Речь идет не о последовательной |
или этапной сменяемости |
||||||||
их по |
мере роста |
грузопотока |
в |
перспективе, а |
о |
совместном |
под |
||
боре |
наивыгоднейшего сочетания |
тяговых |
средств, удлинения |
путей |
и весовых норм поездов в четную и нечетную стороны для обеспечения
оптимальной |
эксплуатации линии с момента удлинения |
станционных |
||||||||||||||||||
путей до полного |
перевода |
однопутной |
линии |
в двухпутную с |
теми |
|||||||||||||||
ж е выбранными тяговыми |
средствами. Речь идет, таким образом, |
не |
||||||||||||||||||
об |
этапном |
усилении |
мощности |
тяговых |
средств, |
а |
о |
наивыгодней |
||||||||||||
шем типе их, т. е. об оптимизации тягового обеспечения |
перевозочно |
|||||||||||||||||||
го |
процесса |
с экономически |
обоснованным выбором одного |
из задан |
||||||||||||||||
ных |
типов |
локомотивов |
и наивыгоднейшем |
удлинении |
станционных |
|||||||||||||||
путей. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Максимальное использование каждого из локомотивов |
в отличие |
||||||||||||||||||
от рассмотренных |
ранее условий дальней перспективы во многом опре |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
деляется |
крутизной |
|
расчетного |
|||||||
ZEnp,pt/6 |
|
|
|
|
|
|
|
подъема (типом профиля |
пути) |
|
и в |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
свою |
очередь |
определяет |
наиболь |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
шее |
целесообразное |
по |
техничес |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ким |
(эксплуатационным) |
условиям |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
удлинение |
путей: |
при |
большем |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
удлинении |
вместимость |
путей |
не |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
может быть уже полностью исполь |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
зована из-за ограничений по |
тяге. |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Максимальное |
|
удлинение |
стан- |
|||||||
|
Al" |
Al,v |
Al? |
A I. |
• |
Л1Н |
М ч |
1 |
ционных |
путей |
|
получается |
|
при |
||||||
|
т х |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
L2 |
aLULjnt |
|
этом разным, во-первых, |
в четную |
|||||||||||
Рис. 6. |
|
|
|
|
i 3 yA |
|||||||||||||||
Кусочно-непрерывные функ |
и |
нечетную |
стороны |
движения, |
||||||||||||||||
ции |
^max |
I ( / у д ) трех |
(/, |
2, |
3) |
а, |
во-вторых, |
для |
|
каждой |
кате |
|||||||||
|
2 |
Е к м |
гории |
тяговых |
средств. Если |
для |
||||||||||||||
|
|
t= |
I П Р |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
типов |
локомотивов |
|
|
|
|
|
наиболее |
мощного |
локомотива |
52
техшгчеашi/e- |
Размеры |
Ограничения |
Срок |
|
Технические7GL |
|
|
|
|
|
Пара- |
|||||||||||
|
грузового и |
{[удлинении |
- |
|
{зависимостипроцесси тра |
|
|
|
||||||||||||||
|
пасссжирскопЪтейприза- |
суммиро |
элементовразвитие |
|
критерии№етрь/\ |
|||||||||||||||||
|
уодвиженияшт/хпара |
|
|
|
|
|
состояниялинииза |
|
|
оффектив\ |
||||||||||||
|
|
|
вания |
|
|
|
ности |
\cocmo-, |
||||||||||||||
|
в функции |
метрахтяго- |
|
|
|
|
расчеткЩления |
яния |
||||||||||||||
уищшспмнш времени |
|
Шх средств', затрат |
|
|
|
|
период |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
[Удлине-Автоблоки |
|
|
Л |
|
|
Эконо \3тапнан\ Зависи |
|
Перемеще |
|
|
||||||||||||
|
|
Тягово- |
|
цессапереме- |
||||||||||||||||||
ровкас час- Эксплуа |
|
|
|
система |
|
|
|
ние вагона. |
||||||||||||||
ниесган-тично-па- |
тацион |
Рнергети- мичес |
мости и\ штоковна\ |
щент&ггоно- |
||||||||||||||||||
ционных\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
ких |
|
усиленияНвзаимо |
|
расчетном\ |
|
|
|||||||
путей |
кетным |
|
ных |
|
ческих |
|
|
мщности\ связь |
|
ботетехтчее- |
||||||||||||
графиком |
|
|
|
|
|
|
направле |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
линии |
злеменщ |
нии |
|
кихстанций |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
—гг: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
ШтГШоЩ |
От |
|
|
|
^Коэффи |
Типиза |
|
От |
|
От |
|
Отпора] |
||||||||
|
вторые |
нормы |
ходовой |
циент |
|
|
|
ходовой |
||||||||||||||
путные |
|
|
скорости\ |
|
|
ция ПРО' |
ходовой |
'скврости\ |
||||||||||||||
пути Средний |
участко |
филей |
|
|
|
\и весовое |
'управ |
|||||||||||||||
\встабки |
|
|
вес „ |
\ивесовой\ |
вой ско- |
|
пути |
у?коростй[нормы |
ления |
|||||||||||||
|
|
поездов |
|
нормь/ |
|
рости |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
\Ноличест- |
|
|
|
у/становио |
От |
|
|
'менние] |
|
нь/езат- |
Двух- |
|
||||||||||
\всостат- |
|
{Размеры |
шаяся |
|
\удельной\ |
|
|
Стоил |
|
|||||||||||||
|
скорость Мощнос |
Энергети |
мость |
ратыот |
путт |
|
||||||||||||||||
вогопоез- |
|
|
|
|
|
ческие и |
|
|||||||||||||||
номискре- |
|
|
нарасчет-ти тяги |
|
|
|
\поездо-\капитало\вставкц\- пути |
|||||||||||||||
да на |
|
|
\ном подъ |
|
|
|
затраты |
км |
|
|
|
|
|
|
||||||||
\участке |
цением |
|
|
|
еме |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Средневзве- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Автобло |
|
|
|
X |
|||
Эквива- |
Ходовая |
касатель |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
шенноепопу- |
Вес |
Удлинение] |
|
|
|
|
|
\Перелом\ |
||||||||||||||
лентный\\скорость\ |
|
ная |
|
станци |
кировкой |
|
|
|
||||||||||||||
тиудельное |
|
локо- |
путевое |
ние посто*есовы. |
||||||||||||||||||
сопротивле |
уклон |
и меха- |
мощность |
моти- |
онных |
развитие |
янных |
норм |
||||||||||||||
ние движе-' |
|
|
ническая\ |
|
|
тяги |
|
|
|
путей |
станций |
{устройств] |
||||||||||
\нию поезда |
|
|
работа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
J |
Рис . 7. Детализированная информационная модель внутренних зависимостей задачи
максимально возможное удлинение |
станционных |
путей |
получится |
||||
больше |
принятого наибольшего 1550 |
м, то |
расчеты ведутся толь |
||||
ко до |
этого |
ограничения . |
|
|
|
|
|
Необходимо |
иметь в виду, что |
во |
всех |
исследуемых |
аспектах |
||
проблемы ходовые скорости в четную и нечетную |
стороны |
движения |
в принципе различны и поэтому в расчетах коэффициентов участко вой скорости, пропускной способности, количества остановок и про должительности стоянок грузовых поездов под скрещениями и обгона ми для однопутных линий принимается среднегармоничная ходовая скорость (размеры движения в четную и нечетную стороны с учетом порожнего поездопотока одинаковы). Это накладывает существенные ограничения на функционал задачи, а его графическая интерпрета ция при оптимальных сроках удлинения путей и сооружения двух путных вставок, соответствующих любому непрерывному изменению удлинения путей в пределах допустимых заданными мощностью тяги •и крутизной расчетного подъема, — кусочно-непрерывная функция
53
д ля каждого типа локомотива (рис. 6). Наименьшее значение одной из них в пределах возможного удлинения станционных путей и соответ ствует оптимальной величине последнего при соответствующем тяго
вом обеспечении (на рис. 6 — тип локомотива 3). |
|
|
||
Д р у г а я в а ж н а я |
теоретическая |
и практическая |
особенность |
методи |
ки и алгоритма — |
принципиально |
иная система |
определения |
тягово- |
энергетических показателей. Необходимо отметить, что математи ческая модель выбора оптимальных весовых норм (наивыгоднейшей степени удлинения станционных приемо-отправочных путей) и ходо вых скоростей грузовых поездов для дальней перспективы (переменные параметры тяговых средств) в полной форме включает и алгоритмы определения оптимальной длины станционных приемо-отправочных путей для ближней перспективы, так как параметры тяговых средств переменны только для одного расчетного направления движения . Ук рупненные группы исходных зависимостей для решения задачи пред ставлены на рис. 7.
Г Л А В А 111 |
ПОЕЗДНЫЕ ПОГОННЫЕ НАГРУЗКИ |
1.О Б Щ И Е П О Л О Ж Е Н И Я
Ва ж н ые исходные данные для оптимизации перевозочного про цесса — состав грузопотока, структура вагонного парка и технически возможная степень использования его грузоподъемности. Все это достаточно полно отражено в таком показателе, как погонная нагрузка подвижного состава. В тех или иных конкретных условиях ее значе
ния имеют определенный вариационный размах . Вагоны объединяют в составы чаще всего в случайном сочетании загрузок . На состав на ложены лишь два ограничения: вес и длина. Поезд может быть от правлен на линию, если он соответствует одному из этих ограничений: весовой норме или вместимости приемо-отправочных путей. Таким об разом, поезда делятся на две группы: полновесные — соответствуют весовой норме и полносоставные — длине станционных приемо-от правочных путей. Как правило, у полновесных поездов длина, а у пол носоставных вес меньше нормы.
Очевидно, что при параллельном графике движения мощность тяго вых средств может быть полностью использована лишь д л я пропуска полновесных поездов, но остается частично неиспользованной длина станционных приемо-отправочных путей при движении полносостав ных поездов и, наоборот, полностью используется длина станционных путей, но остается недоиспользованной мощность тяговых средств. Увеличить вес поездов не позволяет длина станционных путей, а ис пользовать излишнюю мощность тяги на скорость нельзя из-за п а р а л лельного для грузового движения графика: скорость всех поездов в нем одинакова.
Исходя из этого, нельзя, очевидно, выбирать в качестве весовой нормы наибольший возможный вес поезда по длине станционных пу тей и максимальной погонной нагрузке подвижного состава: чаще всего удельный вес поездов с такой погонной нагрузкой в общем поездопотоке невелик и необходимая мощность локомотивов окажется завышен ной (при заданном типе локомотива заниженной окажется ходовая скорость). Очевидно, что в каждом конкретном случае в зависимости от характера и параметров распределения существует такая поездная погонная нагрузка, которая определяет наивыгоднейшее соотношение между полновесными и полносоставными поездами или, иными сло вами, наивыгоднейшее совместное использование мощности тяговых средств и вместимости станционных путей. При разном составе грузо потока и структуре вагонного парка, считая определенный вариа-
55
ционный размах погонных нагрузок подвижного состава объектив ным, а систему параллельного графика принятой, полностью исполь зовать и длину станционных путей и мощность тяговых средств, к а к это принято во многих исследованиях, ни теоретически, ни практи чески невозможно: очень мала вероятность того, что поезд одновремен
но может быть |
и полновесным и полносоставным. |
В исходной |
информации должна быть задана оптимальная в из |
вестном смысле расчетная поездная погонная нагрузка, определяющая при определенной длине станционных путей оптимальную весовую норму грузовых поездов, а последняя — необходимые параметры тяговых средств (при заданных параметрах локомотива расчетная нагрузка определяет возможную по тяге и профилю пути ходовую скорость поезда данного веса).
Объективное деление поездопотока на полновесные и полносостав ные поезда приводит к тому, что средний вес всех поездов, определяю щий размеры движения (потребную пропускную способность для грузовых перевозок без резерва на надежность эксплуатации), всегда
ниже |
весовой |
нормы. Существует, следовательно, такая поезд |
|
ная |
погонная |
нагрузка, которая определяет и средний |
вес всех |
поездов. |
|
|
|
В математико-экономической модели для каждого направления |
|||
движения должны быть два веса поезда: норма как некоторый |
возмож |
ный максимум, определяющий ходовую скорость или параметры тяго
вых средств, и средний, характеризующий |
размеры движения . И х |
||||
должны |
определять заданные расчетная и |
средняя для |
нее |
поездные |
|
погонные |
нагрузки, |
или в общем случае каждому любому в |
заданном |
||
диапазоне переменному значению расчетной |
(определяющей |
весовую |
|||
норму) |
должна |
соответствовать своя средняя |
поездная |
погонная на |
|
грузка . |
|
|
|
|
|
2. Х А Р А К Т Е Р И П А Р А М Е Т Р Ы Р А С П Р Е Д Е Л Е Н И Я П О Е З Д Н Ы Х П О Г О Н Н Ы Х Н А Г Р У З О К
Исходные данные для установления взаимосвязи между весовой нормой и средним весом всех груженых поездов — распределение поездных погонных нагрузок . В качестве эмпирического дискретного' распределения поездные погонные нагрузки задаются гистограммой (рис. 8), которая может быть получена математической обработкой достаточно представительных статистических выборок о фактических весах брутто и длинах груженых поездов на расчетных направлениях [28]. Параметры таких статистических распределений довольно устой чивы во времени и их без корректировки можно принять и на некото рый перспективный период. Может быть задано и непрерывное распре
деление поездных |
погонных нагрузок — параметры |
того |
или иного |
||||
закона . |
|
|
|
|
|
|
|
Примерно |
в |
60 — 65% |
случаев |
на |
реальных |
направлениях> |
|
особенно в западной части сети дорог, поездные погонные |
н а г р у з к и |
||||||
распределены |
по |
нормальному |
закону |
или |
близко к |
нему. |
|
56
Эмпирическое распределе |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
ние поездных погонных наг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
рузок задается |
вариационным |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
размахом, |
шагом |
группиров |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
ки и |
частостями |
(вероятнос |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
тями) |
каждой |
группы |
(см. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
рис. 8), теоретическое |
распре |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
деление |
чаще |
по |
нормально |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
му закону — математическим |
|
|
Ро I |
й\,Рг\ |
Рз |
|
|
Pi-1 \ Pi |
|
Pk-i l-Prrmk |
||||||||||||||
ожиданием (практически соот |
|
|
Pi |
Рг Р'з |
|
|
|
Pi |
|
Рк, „ |
|
|||||||||||||
ветствующим |
|
средневзвешен |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р, |
т/пш.м |
||||||||
|
|
Рис. |
8. |
Эмпирическая |
гистрограмма |
рас |
||||||||||||||||||
ному |
значению поездной |
по |
|
|||||||||||||||||||||
|
пределения |
поездных |
погонных |
нагрузок: |
||||||||||||||||||||
гонной |
нагрузки) |
и |
средне- |
|
|
2 |
а г |
= |
1; |
р* = |
2 aip';-, hp |
= |
pr |
|
|
|||||||||
квадратическим |
отклонением |
|
|
-Pi-i- |
||||||||||||||||||||
(дисперсией). |
|
|
Гистограмма |
|
|
i = i |
|
|
|
|
« = 1 |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
p* — средневзвешенная |
величина |
(математиче |
|||||||||||||||||||
эмпирического |
|
распределе |
|
|||||||||||||||||||||
ния может быть получена и |
|
ское |
ожидание) |
поездных |
погонных |
нагрузок; |
||||||||||||||||||
|
Лр — шаг |
группировки; |
к — количество |
групп; |
||||||||||||||||||||
обработкой |
заданной |
по пя |
|
|
Pi |
— среднее |
значение |
интервала |
группы |
i |
||||||||||||||
тилетним |
периодам |
|
или ос- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
редненной |
для |
расчетной |
перспективы |
структуры |
грузопотока |
|||||||||||||||||||
(табл. |
1). Средняя |
погонная |
нагрузка для каждого рода груза мо- |
|||||||||||||||||||||
жет быть получена |
расчетным |
|
путем |
по |
формуле |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
= |
^ |
- . |
|
|
|
|
|
|
|
|
(13) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
'ваг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
р — погонная |
|
нагрузка |
вагонопотока данного груза, т/пог. м; |
||||||||||||||||||||
дет — статическая |
(расчетная на |
перспективу) |
нагрузка |
вагона |
||||||||||||||||||||
|
|
|
для |
данного |
груза, |
т; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
<7тР |
— средневзвешенный |
вес тары |
вагона |
для данного |
груза, |
т\ |
||||||||||||||||||
/ в а г |
— средняя |
длина вагона, м. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Если технико-экономическими изысканиями установлен для каж |
||||||||||||||||||||||||
дого рода груза состав вагонного парка |
и степень его использования, |
|||||||||||||||||||||||
то среднюю |
погонную нагрузку |
можно |
найти |
по формуле |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
х * (^<7грг |
+ <7тР |
|
|
|
(14) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p=j=l |
|
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
'У |
I Щ 'ваг ; |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i= 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
|
%t |
— доля |
физических |
вагонов |
типа |
/ в общем составе ва |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
гонопотока для данного |
груза |
(/ =• 1, 2, |
|
к); |
|
||||||||||||||
|
|
|
%1 — степень использования грузоподъемности вагонов типа |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
i |
при перевозке |
данного |
груза; |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
<?г р ь Qri — соответственно |
грузоподъемность |
и вес тары вагонов |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
типа |
/, |
т; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
/ в а г ; |
— расчетная |
длина |
|
вагонов |
|
типа |
i, м. |
|
|
|
|
|
57