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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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