ГЛАВА 12
ОПТИМАЛЬНАЯ ЭТАПНОСТЬ ПОВЫШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ СТАНЦИЙ
12.1. Прогнозирование нагрузки на станционные системы
Социалистическое народное хозяйство развивается планомерно. Очевидно, что связанным с этим темпам роста объема сортировочной работы должна соответствовать плановая разработка мер перспективного развития станций и узлов, а также интенсификации станционных процессов. Одновременно с усилением пропускной способности направлений и полигонов необходимо повышать пропускную и перерабатывающую способность узлов и станций. Вопросы развития провозной способности направлений и перерабатывающей способности сортировочных станций следует решать комплексно.
На увеличение провозной способности железнодорожных направлений и работу станций большое влияние оказывают виды тяги, нормы массы поездов, длина приемо-отправочных путей, средства сигнализации и связи на полигоне сети и др. Вот почему меры развития станций и железнодорожных участков должны быть не изолированы друг от друга, а взаимно связаны через норму массы поездов Q, длину приемо-отправочных путей I и минимальный интервал отправления поездов со станции Iмин.
Для определения и планирования мер усиления перерабатывающей способности станций в течение периода t0; tк должны быть установлены исходные (на начальный год t0) и расчетные (на последующие годы) размеры пропуска вагонопотоков. Поскольку такие важнейшие показатели работы станций, как простой вагонов, отказы в работе подсистем, изменяются нелинейно с увеличением загрузки станционных элементов (функции В=f(γ) и βοт=f(γ) с увеличением коэффициента загрузки γ резко возрастают), планирование этапного развития станций должно быть основано не на одновременных значениях нагрузки (средних или максимальных), а на многомерных: по годам tj периода развития t0', tк с учетом внутригодовой неравномерности.
В течение каждого года tj периода iK размеры вагонопотоков на сортировочных станциях и полигонах сети изменяются в соответствии с законом их распределения и принимают значения в интервале от min N от max N. Интервал min N, max N можно представить в виде вектора-строки
Следовательно, нагрузка на системы — станции, железнодорожные участки и направления, полигоны сети — изменяется по индексу j, т. е. по годам периода их развития, и по индексу r — внутри каждого года tj периода t0; tк в связи с внутригодовой неравномерностью.
С учетом многомерной нагрузки выбирают меры развития станций и сроков их функционирования, определяют число путей в разных парках станции и капитальные вложения для перевода системы на i-м этапе ее развития из одного состояния в другое, рассчитывают эксплуатационные расходы в пределах возможных сроков функционирования станции, находящейся в разных состояниях развития.
Первые две задачи решают с учетом последующей (наибольшей) градации нагрузки. Это вытекает из необходимости обеспечения эксплуатационной надежности работы станций, которые должны беспрепятственно пропускать вагонопотоки, в том числе и наибольшие. Чтобы точно определить эксплуатационные расходы, необходимо их расчет вести на всем интервале нагрузок от min N до max N.
Таким образом, принцип многомерности нагрузок на систему — важнейший для правильного обоснования мер развития станции и достоверного (с учетом необходимой точности) расчета критерия оптимальности.
Прогнозировать объем работы можно различными методами: непосредственной или косвенной экстраполяцией, многофакторным анализом и др. В первом случае изучают тенденции роста объема работы сортировочной станции за какой-либо предыдущий период и их переносят на перспективный период.
Метод косвенной экстраполяции основан на том, что размеры пропуска вагонопотоков на станциях некоторого конечного полигона сети (дороги, отделения) во многом зависят от уровня местной работы. Груженые вагоны прибывают под выгрузку в поездах, сформированных как из местных, так и транзитных вагонов. Поэтому для получения большего числа местных вагонов требуется переработать большее число разборочных поездов. Значительный уровень переработки на сортировочных станциях обусловливается накоплением и обработкой порожних вагонов при подготовке их под погрузку, а также включением погруженных вагонов в формируемые поезда. Следовательно, уровень местной работы на дороге или отделении — основной фактор, определяющий загрузку сортировочной станции переработкой вагонопотоков. В табл. 12.1 приведены данные о числе грузовых операций (погрузка и выгрузка) Кго, выполняемых на дороге, и вагонообороте транзитных с переработкой вагонов Вд в среднем в сутки за некоторый предшествующий период.
Анализ табл. 12.1 показывает, что при росте объема местной работы на дороге существует устойчивая тенденция к непрерывному увеличению вагонооборота транзитных вагонов с переработкой. Можно предположить наличие статистической связи между показателями местной работы и вагонооборотом. Корреляционный анализ, выполненный на основе данных этой таблицы, показывает, что коэффициент корреляции объема местной работы и вагонооборота транзитных с переработкой вагонов имеет высокое значение (0,98). Кроме вагонооборота транзитных вагонов с переработкой, учитывают число грузовых операций на дороге и другие факторы и среди них уровень маршрутизации грузопотоков как при зарождении, так и при погашении.
Таблица 12.1
Число грузовых операций и размеры вагонооборота транзитных вагонов с переработкой за сутки
При росте уровня местной работы будут обеспечены предпосылки для повышения уровня маршрутизации грузопотоков, что приведет к снижению переработки вагонопотоков на станциях.
Регрессивным анализом установлено наиболее целесообразное уравнение связи между вагонооборотом и числом грузовых операций
Вд= 4939+1,3 Кго. (12.3)
Из уравнения (12.3) видно, что, например, с увеличением объема местной работы на 1000 вагонов в сутки вагонооборот транзитных вагонов с переработкой на сортировочных станциях рассматриваемой дороги возрастает на 1300 вагонов в сутки. Используя плановые размеры погрузки-выгрузки на дороге, с помощью зависимости (12.3) можно выявлять несоответствие между наличной и потребной перерабатывающей способностью станций и планировать капитальные вложения в их развитие. Например, если принять темп роста объема местной работы 1250 вагонов в сутки за год, то примерно через каждые 7 лет требуется наращивать перерабатывающую способность станций на величину, соответствующую мощности одной сортировочной системы.
Однако наряду с общей потребностью в перерабатывающей способности станций дороги необходимо уточнять вопросы развития каждой из них в отдельности. Для этого нужно установить тенденции роста объема работы по конкретно взятой станции или системе. Используя метод косвенной экстраполяции, можно предположить следующий путь решения этой задачи. Сортировочная или другая станция обслуживает обширный полигон сети дорог. Следовательно, уровень нагрузки на отдельно взятую станцию также определяется характером местной работы на тяготеющем полигоне, в качестве которого можно принять отделение дороги или иной регион.
На основе корреляционного анализа статистических данных за предшествующий период определяется теснота связи между размерами местной работы в регионе и количественными показателями работы станций. Перспективные объемы работы станции рассчитывают по зависимостям, установленным на основе регрессивного анализа.
Поскольку результативный (объем переработки вагонов на сортировочной станции) и факторный (местная работа отделения) признаки имеют между собой тесную связь, то по величинам критерия Фишера F и теоретического корреляционного отношения η (которое определяют для криволинейных зависимостей) выбирают аналитическую зависимость, наиболее полно отражающую ее. При этом сравнивают выражения:
(12.4)
где Νп — объем переработки вагонопотоков на сортировочной станции; Ν'м — размеры местной работы на отделении; а, b, с — параметры регрессии.
Величину транзитного вагонопотока без переработки, пропускаемого сортировочными станциями, можно прогнозировать разными методами. Один из них — установление зависимости между неперерабатываемым и перерабатываемым вагонопотоками Νтр=f(Νп) и распространение ее на перспективный период. Процентное соотношение между транзитным и перерабатываемым вагонопотоками, как правило, остается постоянным (или незначительно колеблется) на протяжении длительного периода времени. Поэтому не исключается возможность распространения его за пределы ретроспективного периода.
Для выбора перспективного плана формирования поездов необходимо рассчитывать ожидаемые струи вагонопотоков, а также параметры (с, tэк) по каждой станции. Эта работа трудоемка и не всегда выполнима, так как должна быть основана на плановых данных о развитии производства и росте объема перевозок с использованием многофакторного анализа. Поэтому для прогнозирования нагрузки на сортировочные станции целесообразно применять методы изучения тенденций роста объема работы за некоторый предыдущий период и их непосредственной или косвенной экстраполяции на перспективный срок t0; tк.
по продолжительности работы в (сутках) с соответствующими градациями вагонопотоков
по величине вагонопотоков
Число столбцов матрицы (12.5) равно числу строк матрицы (12.6). Обе матрицы описывают перспективную многомерную нагрузку на сортировочные станции (системы). Продолжительность работы с соответствующей величиной вагонопотока определяют умножением этих матриц.