Эксплуатационная надежность станций - Прогнозирование показателей эксплуатационной надежности и простоя вагонов

ГЛАВА 11
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ И ПРОСТОЯ ВАГОНОВ НА СОРТИРОВОЧНЫХ СТАНЦИЯХ МЕТОДОМ МОДЕЛИРОВАНИЯ НА ЭВМ

11.1. Цели и задачи моделирования

Для успешного освоения постоянно возрастающего объема переработки вагонопотоков на технических станциях решающее значение имеет дальнейшее совершенствование технического оснащения, путевого развития и технологии работы сортировочных станций. Мощности многих станций сети не соответствуют предъявляемым объемам работы, в результате станции работают при высоких уровнях загрузки основных элементов без достаточных резервов пропускной и перерабатывающей способности. В результате возникают задержки поездов на подходах, сдерживается пропуск вагонопотоков по направлениям, ухудшаются показатели использования подвижного состава, замедляется оборот материальных ценностей народного хозяйства.
В связи с постоянным ростом нагрузок на сортировочные системы находить оптимальные варианты повышения пропускной и перерабатывающей способности сортировочных станций с каждым годом все более трудно. Громоздки и сложны также вопросы разработки рациональной технологии сортировочной работы. Поэтому в современных условиях работы станций особенно важно использовать экономико-математические методы и ЭВМ не только для оперативного планирования, но и для анализа их технологических процессов, выявления потерь в использовании технических средств, установления возможных резервов ускорения переработки и сокращения простоя вагонов, нахождения оптимальных вариантов поэтапного повышения перерабатывающей способности и технического оснащения. Сортировочные станции — это большие сложные системы, задачи улучшения их технологии и оптимизации развития многовариантны. Выбор лучших вариантов должен быть основан на расчетах всех основных показателей при различных условиях. Наиболее эффективны эти расчеты при моделировании с помощью ЭВМ процессов в подсистемах станции.
Имитационное моделирование станционной технологии позволяет решать ряд задач совершенствования работы сортировочных станций. Основные из них: выявление элементов, ограничивающих пропускную и перерабатывающую способность сортировочных станций; научно обоснованное нормирование простоя транзитных вагонов (с расчленением простоя вагонов с переработкой и без переработки по всем элементам станционной технологии); оценка эффективности мер перспективного развития станций и совершенствования их технологии, эффективности новой техники и передовых методов труда.
Поскольку моделирование дает возможность «проигрывать» на ЭВМ различные варианты, легко определить их выгодность и установить наиболее оптимальную последовательность внедрения.

1. Основные принципы моделирования станционной технологии

Основа разработанной имитационной модели работы сортировочной станции — уравнение баланса числа вагонов и составов при пошаговой реализации расчетов, т. е. расчеты выполняют в дискретных отрезках времени.
При пошаговом моделировании в каждом отрезке времени (шаге моделирования) проводят полный расчет параметров текущего состояния подсистем станции, а также учет простоя составов и вагонов под технологическими операциями и в ожидании их выполнения. При этом считают, что составы и вагоны, оставшиеся наконец ί-го шага моделирования под какой-либо операцией, находились в таком состоянии все время tш.
Результаты расчетов в определенной степени зависят от величины принятого шага моделирования. Увеличение его уменьшает затраты времени на моделирование, но снижает точность расчетов, и наоборот. Экспериментально установлено, что вполне достаточный уровень точности для практических расчетов обеспечивает величина шага моделирования до 3 мин.
Анализ функционирования элементов сортировочной станции показал, что ее целесообразно рассматривать как композицию сопряженных агрегатов, математическое описание которых можно унифицировать, т. е. создать единый типовой алгоритм, пригодный для моделирования любого обслуживающего канала. В результате модель получила прогрессивную блочную структуру в виде композиции алгоритмов агрегатов, в которой относительно просто учтены все основные (прямые и обратные) связи между элементами [20].

1. Расчет показателей работы станции

Алгоритм и программа предназначены для моделирования работы односторонней или сортировочной системы двусторонней станции. По окончании расчетов, а при необходимости и после каждых суток моделирования на печать выдают итоговые таблицы. Пример итоговых данных по сортировочной системе одной из станций Донецкой дороги приведен в табл. 11.1—11.4.

Таблица 11.1
Показатели надежности работы основных парков

Примечание. ΤΠ — транзитный парк.

Таблица 11.2

Объем работы станции за период моделирования

Таблица 11.3

Простой транзитных вагонов с расчленением по элементам

Таблица 11.4
Простой вагонов под накоплением по назначениям плана формирования

Из этих таблиц видно, что за рассматриваемый период в расформирование было принято 1336 поездов, с которыми поступило 63 926 вагонов. За этот же период со станции отправлено 61 673 вагона в 1297 поездах своего формирования и передано в другую сортировочную систему 2135 вагонов, 33 раза наступали отказы в приеме поездов, общая продолжительность их составила 15,7 ч. В результате задержано на подходах 82 поезда, простои которых составили 30,1 поездо-ч, или 1425 вагоно-ч. Эксплуатационная надежность (отношение числа задержанных поездов или составов к общему числу подведенных поездов или составов) для парка приема равна 0,939, для сортировочного парка — 0,999 и т. д.
Наибольшие потери вагоно-часов на станции допускаются из-за длительного, свыше 1 ч, ожидания отправления поездов со станции, которое происходит в основном из-за несвоевременной выдачи поездных локомотивов. Значительны простои также в ожидании роспуска (0,48 ч) и обработки составов в парках приема (0,24 ч) и отправления (0,31 ч). В то же время ожидание обработки поездов в транзитном парке значительно меньше и составляет 0,02 ч в расчете на один вагон за счет того, что загрузка бригады ПТО в транзитном парке существенно ниже, чем в отправочном.
Расчет средних простоев в табл. 11.3 проведен на один отправленный со станции вагон, а в табл. 11.4 — на один вагон накопившихся составов. Под накоплением вагоны простаивают от 1,87 ч для наиболее мощного назначения до 5,14 ч для назначения минимальной мощности.
При необходимости на печать могут выдаваться данные о коэффициентах загрузки всех основных обслуживающих элементов, а также о распределении загрузки сортировочных устройств и локомотивов разными видами работ.
Таким образом, по результатам моделирования можно установить общий и расчлененный на элементы простой транзитных вагонов, показатели накопления по каждому назначению и в целом по сортировочной системе, загрузку горки и маневровых локомотивов, а там же показатели эксплуатационной надежности функционирования основных подсистем станции. Как показывают исследования, результаты расчетов достаточно стабильны при моделировании работы станции за 10 и более суток. Чем больше период моделирования, тем меньше влияние на итоговые данные случайных факторов, связанных с имитацией стохастических процессов и чередованием различных режимов работы подсистем. Поэтому простой вагонов должен нормироваться лишь на достаточно длительный период времени — месяц и более.
Ввиду того что фактические процессы всегда более сложные, чем имитированные, результаты моделирования получаются прогрессивными. Поэтому при установлении технических норм для станции простой вагонов должен быть определен с учетом того, что ряд технологических простоев не отражен в программе, как, например, промывка вагонов, снабжение изотермического состава, водопой живности и т. д. Кроме того, возможна погрешность в установлении нормы простоя из-за недостаточно точного прогноза размеров движения, структуры вагонопотока и невозможности учета ряда факторов, которые действуют спорадически и мало зависят от станции.
Учитывая это, целесообразно применять двухэтапное нормирование простоя вагонов: перед началом планируемого периода станции задают норму, установленную моделированием на прогнозируемые размеры и ожидаемую структуру вагонопотока. Затем по истечении планируемого периода по фактически выполненным вагонопотокам, размерам движения и вывоза поездов методом моделирования на ЭВМ корректируют норму простоя вагонов и окончательно утверждают этот важный для станции показатель. При такой системе нормирования простоя вагонов будет значительно повышена объективность оценки фактической работы станции.