12.5. Схемы путевого развития сортировочных станций. Стратегии повышения пропускной и перерабатывающей способности
Создание новых и совершенствование существующих схем сортировочных станций должны учитывать достигнутый уровень транспортной техники, технологии станций, объемы их работы и другие требования. В настоящее время разработан ряд вариантов схем сортировочных станций, направленных на рациональную организацию параллельного роспуска составов на горке, создание условий для концентрации работы по подборке вагонов в участковых, сборных, групповых, передаточных поездах и подачах на местные пункты не только по назначениям и группам, но и по фронтам грузовой работы, расположенным на соответствующих станциях, сокращение переработки угловых и повторно сортируемых вагонопотоков. При разработке новых схем сортировочных станций необходимо максимально реализовать принцип поточности выполнения операций, не допускающих возвратных передвижений и перестановок составов. Рассмотрим на примерах схем станций основные направления технической политики, стратегию этапного повышения их эксплуатационной надежности, пропускной и перерабатывающей способности.
Выбор оптимального способа развития сортировочной станции— сложная многовариантная технико-экономическая задача. Ее сложность обусловливает наличие множества стратегий развития (перспективных схем), а также большое количество мер усиления мощности станций, из которых необходимо выбрать наиболее эффективные.
Если рассмотреть все мероприятия, то наиболее эффективные из них — организационно-технические, не требующие дополнительных капитальных затрат. Они могут быть внедрены на любом этапе развития сортировочной станции как постоянная технологическая мера, так и в оперативных условиях. Организационно-технические мероприятия относятся к фондосберегающим формам интенсификации работы сортировочной станции. Высокоэффективны такие меры увеличения перерабатывающей способности, как введение дополнительного маневрового локомотива на горках или на вытяжках, строительство второго пути надвига или роспуска, механизация и автоматизация сортировочного процесса и т. д. Как правило, такие меры имеют небольшие сроки окупаемости.
Наиболее капиталоемки мероприятия, предусматривающие принципиальное изменение конструкции сортировочной станции (изменение взаимного расположения парков, строительство новых парков путей, сортировочных устройств и т.д.). Вместе с тем такие мероприятия предусматривают значительное повышение перерабатывающей способности. Переход к конечному состоянию развития сортировочной станции возможен через ряд последовательных шагов (этапов) увеличения ее мощности. Следовательно, одной из задач интенсивного развития станций является также выбор оптимального числа этапов. Максимальное число этапов развития определяет набор возможных мер увеличения перерабатывающей способности сортировочной станции. Минимальное число этапов — один. В общем случае возможно внедрение различных мер на каждом из этапов как по количеству, так и по содержанию. Установление рационального сочетания мер увеличения перерабатывающей способности сортировочной станции — еще одна задача этапного развития. Для практической реализации выбранных решений важны также оптимальные сроки проведения строительных работ.
Следовательно, проблема этапного развития сортировочной станции и повышения ее эксплуатационной надежности включает: выбор стратегии развития станции из множества альтернативных, оптимизацию числа этапов проведения мер увеличения перерабатывающей способности, определение рационального сочетания и очередности мер интенсификации работы станции на каждом этапе, установление оптимальных сроков внедрения мер развития станции.
Рис. 12.6. Разомкнутые графы вариантов повышения пропускной и перерабатывающей способности станций:
а — при двух мерах; б — при трех мерах; в — при четырех мерах
Эти задачи необходимо решать в рамках одного оптимизационного расчета, выполняемого по каждой альтернативной стратегии. На рис. 12.6 представлены разомкнутые графы вариантов этапного развития станции при двух, трех и четырех мерах увеличения ее перерабатывающей способности. На графе рис. 12.6, а отражены все возможные варианты трех, двух и одноэтапного развития сортировочной станции. Так, ветвь графа 0—1—2—3 представляет собой вариант трехэтапного развития с вводом на каждом этапе одной меры усиления перерабатывающей способности. Ветвь 0—1—(2 + 3) — вариант двухэтапного развития, причем на первом этапе вводят меру 1, а на втором — сочетание мер 2 и 3. Приведенный граф вариантов развития сортировочной станции — универсальный для трех мер усиления ее перерабатывающей способности. Такие же графы нетрудно построить для мер развития 2 и 4.
При числе мер более четырех граф вариантов значительно усложняется. Поэтому очень важно проанализировать возможные варианты наращивания мощности сортировочной станции.
В результате анализа возможно значительное уменьшение числа ветвей, для которых необходимо выполнить оптимизационные расчеты.
Выбирают оптимальный вариант развития сортировочной станции по критерию оптимальности, который рассчитывают по каждой ветви графа. При этом устанавливают оптимальные сроки ввода мер.
На рис. 12.7 приведены варианты возможных сроков ввода мероприятий по развитию сортировочной станции. При одноэтапном развитии (рис. 12.7, а) его оптимизацию сводят к нахождению наиболее эффективных сроков ввода мероприятий. Число вариантов сроков ввода мер усиления перерабатывающей способности сортировочной станции может быть достаточно большим при шаге изменения, равном одному году.
Рис. 12.7. Варианты возможных сроков ввода мер при одно-, двух- и трехэтапном развитии станции
Выбирают наиболее рациональную стратегию развития станции на основе оптимизационных расчетов. Сравнивают только те стратегии, которые имеют наличную перерабатывающую способность сортировочной станции большую, чем объем пропуска вагонопотоков на конечный срок перспективного периода t0; tK.
Наращивание мощности сортировочной станции — это процесс последовательного перевода ее из одного состояния в другое. В качестве управляющих воздействий при этом выступают различные мероприятия по интенсификации работы станции. Эти мероприятия при этапном развитии сортировочной станции должны предусматривать коренное изменение ее схемы. Таким образом, каждое состояние сортировочной станции необходимо рассматривать как ее новое конструктивное решение. Число мер развития зависит от существующей схемы станции (начального состояния) и альтернативной стратегии (конечного состояния).
Рис. 12.8. Этапы развития сортировочной станции
В настоящее время на сети железных дорог около 113 сортировочных систем имеют последовательное, а более 50 % — параллельное расположение одного или нескольких парков. Около 31 % систем не имеют специализированных парков отправления. Ряд систем можно развивать в сортировочные станции с последовательным расположением трех парков.
Можно привести примеры последовательностей развития. На рис. 12.8 показаны реализованные этапы развития одной из сортировочных станций. Она имела слабое путевое развитие, четная сортировочная система состояла из маломощного парка прибытия и сортировочно-отправочного парка, в нечетной системе был один парк, который использовали как приемо-отправочный и сортировочный. В связи с ростом нагрузки п (t) эксплуатационная надежность станции снизилась. Горловины станции были перегружены, часто возникали задержки поездов на подходах, вагоны длительное время простаивали на станции. Маневровую работу, особенно в нечетной системе, выполняли по сложным технологическим схемам, не было возможности ее строго разграничивать с приемом и отправлением поездов.
При развитии станции были осуществлены следующие этапы: первый — увеличение числа путей в соответствии с ростом вагонопотока в четной системе для обеспечения оптимальной надежности приема поездов и сооружение нового парка прибытия в нечетной системе, обеспечение поточно-кольцевой системы работы горочных локомотивов; второй — сооружение нового парка отправления нечетной системы и удлинение сортировочно-отправочных путей четной системы; третий — сооружение нового парка отправления в четной системе, удлинение сортировочных путей нечетной системы.
Риc. 12.9. Схемы этапного развития станции