Содержание материала

Теория массового обслуживания устанавливает зависимость между параметрами потока заявок, производительностью каналов обслуживания, количеством каналов и эффективностью обслуживания [22, 23]. Применительно к погрузке угля в вагоны показателями эффективности являются время загрузки, продолжительность выполнения маневровых операций, отклонение фактического времени обслуживания от нормативного, коэффициенты использования погрузочного и маневрового оборудования, потери от ожидания в очереди и др. Изучение структуры данной системы как системы массового обслуживания (СМО) позволяет увязать процесс погрузки с ее стоимостью, поскольку закономерности формирования вагонопотоков, характеристики обслуживания вагонов и параметры погрузочного и маневрового оборудования определяют в конечном итоге стоимостные показатели процесса погрузки угля. 
Таблица 8


Вид заявок

Вид обслуживания

Обслуживающая система

Загруженные скипы

Разгрузка

Оборудование угольного подъема

Порожние вагоны

Загрузка

Оборудование пункта по- грузки

Загруженные скипы, порожние вагоны

Разгрузка скипов и погрузка угля в вагоны

Оборудование угольного подъема, технологического комплекса и пункта погрузки

В табл. 8 схематически описаны возможные системы доставки угля на поверхность и загрузки порожних вагонов как СМО.
При безбункерной погрузке по схеме подъем — вагон система обслуживания, как видно из таблицы, более сложная, чем две другие, так как происходит взаимодействие одновременно двух потоков.
Ввиду того, что погрузка основного объема угля производится через бункера и склады, наибольший интерес представляет изучение потока порожних вагонов и их обслуживание при условии, что на пункте погрузки всегда имеется некоторый запас угля. Принятое допущение существенно не искажает фактического состояния, но упрощает изучение СМО, исключая зависимость системы от входящего потока угля.
Таким образом, пункт погрузки можно представить как систему массового обслуживания, в которой заявками на обслуживание являются порожние вагоны, содержанием обслуживания —  их обработка (загрузка, перемещение, контроль веса и качества, формирование «шапки»), а обслуживающей системой — оборудование погрузочного пункта и технический персонал. По числу каналов обслуживания, выполняемым операциям и установленному оборудованию пункт погрузки является в общем случае многоканальной системой с многофазным обслуживанием и однородными обслуживающими приборами во всех каналах.
В соответствии с принятой в СМО классификацией пункт погрузки до начала обслуживания относится к системам смешанного типа с ограничением числа заявок в очереди, обусловленным протяженностью погрузочных путей. Дополнительным ограничением является время пребывания заявок в системе, регламентируемое нормативным временем загрузки вагона, хотя превышение указанного времени не приводит к потере заявки. Заявка, поступившая на обслуживание, не покидает системы до завершения всех операций, т. е. начатое обслуживание не прекращается. Наличие названных ограничений не позволяет отнести пункт погрузки к «чистым» системам с ожиданием.
В зависимости от источника заявок (передач), пункты погрузки можно разделить па системы разомкнутые (парк МПС), замкнутые (парк ПТУ) и комбинированные. В последнем случае система является неполнодоступной без взаимопомощи между каналами.
Входящие потоки порожних вагонов являются неординарными, со случайным числом вагонов в группе. Порядок обслуживания строго определен, поскольку обслуживаются вагоны, как правило, индивидуально, соответственно их расположению в составе. Групповое обслуживание наблюдается крайне редко, главным образом на старых пунктах погрузки.
Режим работы системы можно рассматривать как установившийся, так как тенденции к росту очереди нет. Выходящие потоки, так же как и входящие являются групповыми, со случайным числом вагонов в группе.
Система (или канал комбинированной системы) может находиться в одном из двух состояний — свободна или занята. В соответствии. со сложившимися взаимоотношениями между ПТУ и шахтами прибывший на шахту состав сразу поступает на обслуживание. Новый состав не поступит на шахту до тех пор, пока ПТУ не получит информацию о завершении обслуживания предыдущего. Таким образом, ожидание заявкой начала обслуживания в системе отсутствует (есть только внутригрупповое ожидание вагонов, за исключением первого в группе). В то же время фактически нет и предпосылок к возникновению отказов в обслуживании, ибо заявка поступает в свободную систему. При неисправности системы или канала, которая появляется обычно в процессе обслуживания, считают, что состояние системы — «занято».
При поступлении заявки в многоканальную систему с полной взаимопомощью между каналами эта заявка трансформируется в ряд частичных по отдельным каналам и ее обслуживание заканчивается в момент окончания всех операций с последним вагоном подачи.
При одинаковой интенсивности обслуживания μ в каждом из каналов μ1=μ2=μ3=μм и μ =тμ, где т — число каналов системы; μп — интенсивность обслуживания подачи.

Однородность приборов в каналах многоканальной системы и расформирование заявки по каналам позволяют представлять каждый канал разомкнутой и замкнутой систем как одноканальную систему с потоком интенсивностью λ, числом вагонов в заявке, уменьшенным в т раз, и интенсивностью обслуживания подачи, увеличенной в т раз по сравнению с исходными значениями.
Погрузочные пункты шахт с безбункерной погрузкой и без складов можно отнести к одному из видов разомкнутых, замкнутых пли комбинированных СМО с ожиданием и многофазным обслуживанием. Время ожидания заявкой начала обслуживания обычно мало. Последующая группа вагонов прибывает перед окончанием обслуживания предыдущей группы.
Каждый канал системы обслуживания оснащен погрузочным и маневровым устройствами, а зачастую оборудованием для контроля веса, качества и формирования «шапки» и принимает на обслуживание по одной подаче. Изучение реальных условий работы комплекса погрузки позволяет формализовать ее описание и, принимая некоторые допущения, перейти к наиболее простой модели обслуживания.
Поскольку входящие и выходящие потоки вагонов являются групповыми, то общие затраты вагоно-часов можно определять по времени ожидания порожними вагонами начала обслуживания или загруженными—окончания обслуживания всей группы. Поэтому в структурной схеме СМО должна учитываться только одна из очередей вагонов.
На рис. 15 показаны наиболее характерные для пунктов погрузки структурные схемы СМО, где 1 — входящий поток, 2 — очередь, 3, 4, 5, 6 — фазы обслуживания (соответственно загрузка, перемещение вагона, формирование «шапки» угля, контроль веса) и 7 — выходящий поток.
Наиболее проста схема I. Она соответствует погрузке в перемещающийся вагон при одновременном взаимодействии погрузочного и маневрового устройств и может быть представлена как схема с однофазным обслуживанием и с временем обслуживания, равным времени самой продолжительной операции. На схеме II показана погрузка в неподвижный вагон перемещающимся погрузочным устройством. Эта схема с двухфазным обслуживанием. При контроле веса структура СМО дополняется еще одним видом обслуживания (схема III). Последовательность обслуживания при этом следующая: загрузка, взвешивание, перемещение. При дополнительной операции формирования «шапки» (схема IV) трехфазное обслуживание сохраняется, так как эта операция обычно осуществляется одновременно с перемещением вагона. Погрузка в перемещающийся вагон устройством непрерывного действия с формированием «шапки» и без взвешивания показана на схеме V. 

Схемы систем массового обслуживания при погрузке угля в вагоны
Рис. 15. Схемы систем массового обслуживания при погрузке угля в вагоны

Эта схема предусматривает совмещение всех операций. При совмещении только погрузки и перемеoения (схема VI) СМО двухфазная. Формирование «шапки» в ί-том вагоне совпадает с одновременным перемещением и загрузкой (ί +1)-го вагона.

При использовании в указанном случае маневрового устройства цикличного действия схема СМО изменяется: погрузка и перемещение вагона производятся при рабочем ходе устройства, а формирование «шапки» — при холостом. Возможна и иная схема, когда во время рабочего хода устройства производятся погрузка, перемещение вагона и формирование «шапки», а во время холостого — отсыпка первичного конуса в следующий вагон.
Таким образом, пункт погрузки в большинстве случаев можно представить как многофазную СМО. Большинство существующих погрузочных пунктов соответствуют схемам I—IV. Схема VI встречается реже. Следует отметить, что схема I больше соответствует принятой технологии работы на шахтах и обогатительных фабриках Кузбасса и Караганды. На предприятиях Донбасса чаще встречается погрузка в неподвижный вагон (схемы II—IV).
Все представленные схемы могут быть заменены упрощенной схемой VII, использование которой в качестве расчетной дает приемлемые для практики результаты. Время обслуживания вагона при этом принимается равным суммарной продолжительности всех последовательных операций цикла. При совмещении нескольких операций учитывается продолжительность более длительной.
Наиболее важными при погрузке угля в железнодорожные вагоны являются погрузочные и маневровые операции, поэтому в ряде случаев может представлять интерес изучение системы как двухфазной в соответствии с одной из приведенных выше структурных схем. Затраты времени па подготовительные операции могут быть учтены в общем времени обслуживания вагона.