Метод обоснования гибкой нормы величины составов одногруппных технических маршрутов

На правах рукописи 
 
 

Кукушкина

Яна Васильевна 
 

Метод  ОбоснованиЯ Гибкой  нормы  величины  составов одногруппных технических маршрутов 
 
 
 

Специальность 05.22.08–Управление процессами перевозок 
 
 

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук 
 
 
 

Санкт-Петербург

2011

 

      

      Работа  выполнена  на кафедре «Управление  эксплуатационной  работой» Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Петербургский государственный университет путей сообщения» (ФГБОУ ВПО ПГУПС) 

      Научный руководитель – доктор технических наук, профессор

                                  Кудрявцев Владимир Александрович

      Официальные оппоненты: доктор экономических наук, профессор

                                    Белозеров Владимир Леонидович

                                      кандидат технических наук, доцент

                                    Кочнев  Денис Викторович 

      Ведущее предприятие: Институт Проблем Транспорта Российской Академии Наук 

      Защита  диссертации состоится «08» ноября 2011 г. в 13 ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 218.008.02 при Петербургском государственном университете путей сообщения по адресу: 190031, Санкт-Петербург, Московский пр., д.9, ауд. 7-320. 

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан «07» октября 2011 г. 

      Отзывы на автореферат в двух экземплярах просим направлять в адрес ученого совета университета. 
 

      Ученый  секретарь диссертационного совета

      канд. техн. наук, доцент     Мокейчев Е.Ю.

 

      

Общая характеристика работы

     Актуальность  темы исследования. Величина состава грузового поезда играет важную роль в технологии перевозочного процесса как определяющий параметр плана формирования и графика движения поездов. Традиционно норму состава грузового поезда определяют как технический параметр, зависящий от мощности локомотива и длины приемо-отправочных путей, вследствие чего поезда формируются по установленной их длине, определяемой величиной состава, т.е. числом условных вагонов.

     На  самом деле норма величины состава является не только техническим, но и важнейшим технологическим параметром, играющим важную роль в управлении эксплуатационной работой железных дорог. Так, для плана формирования поездов выгодно уменьшение величины состава, так как при этом снижаются затраты на накопление составов и увеличивается транзитность поездных назначений (снижается переработка вагонов), что в конечном итоге приводит к ускорению продвижения вагонопотоков. Увеличение величины состава выгодно при разработке графика движения поездов (снижаются размеры движения, хотя и замедляется продвижение поездов), а также для эксплуатации локомотивов (снижается потребность в них). С увеличением величины составов продвижение вагонопотоков замедляется. Поэтому закономерно поставить вопрос об определении оптимальной экономически обоснованной нормы величины состава.

     При формировании грузовых поездов может быть реализовано два способа фиксации величины составов:

     - жесткой фиксированной нормой;

     - гибкой нормой – осуществляемой  в виде некоторого диапазона допустимых значений величины состава, ограниченного минимальным (m_min) и максимальным (m_max) пределами.

     При формировании составов грузовых поездов  с гибкой нормой процесс накопления считается завершенным в тот момент, когда после поступления замыкающей группы число накопившихся вагонов определенного назначения попадает в полосу допустимых значений (m_min - m_max) или превышает ее верхнюю границу. В последнем случае в составы формируемых поездов включается только m_max вагонов, вследствие чего образуются переходящие остатки вагонов. При реализации жесткой, строго фиксированной нормы величины состава переходящие остатки будут наибольшими, что обусловливает увеличение простоев вагонов под накоплением. Использование гибкой нормы величины состава позволит существенно снизить простой вагонов под накоплением за счет увеличения числа случаев безостаточного накопления и снижения величины остатка.

    Целью настоящей диссертации является обоснование гибкой нормы величины состава одногруппных технических маршрутов.

    Для достижения поставленной цели в диссертации  потребовалось решить следующие основные задачи:

• провести анализ факторов, влияющих на величину состава, и определить среди них наиболее существенные;
• исследовать характер и особенности влияния выявленных факторов в условиях гибкой нормы величины составов;
• установить зависимости, определяющие влияние этих факторов на величину состава;

    - сформулировать и решить оптимизационную задачу по определению оптимальной величины составов при гибкой норме.

    Объект для проведения исследований – технические станции.

    Предметом исследования является процесс поездообразования и продвижения технических маршрутов в условиях гибкой нормы величины состава.

    Методы  исследования. Для решения поставленных задач в диссертации использованы методы теории вероятностей, математической статистики, имитационного моделирования, методы теории системного анализа.

    Научная новизна результатов исследования. В диссертации впервые:

• исследован процесс накопления вагонов отдельного назначения с учетом переходящего остатка вагонов после накопления составов. На основе аппроксимации результатов моделирования получены аналитические формулы для расчета средней величины переходящего остатка;
• обосновано аналитическое выражение затрат вагоно-часов на накопление составов, которое позволяет уточнить расчет плана формирования поездов;
• разработан метод определения величины состава формируемых поездов, с учетом возможности отклонения ее от среднего значения;
• выполнено технико-экономическое обоснование сфер применения гибкой нормы величины состава.

    Практическая  ценность выполненных  исследований состоит:

    - в разработке методики нормирования средней величины составов, формируемых на сортировочных станциях, а также допустимых отклонений ее от среднего значения в пределах диапазона, обеспечивающего минимум затрат на поездообразование и продвижение поездов;

    - в уточнении расчета простоя вагонов на технических станциях и плана формирования поездов при использовании предложенной формулы определения затрат вагоно-часов на накопление составов.

    Реализация  результатов диссертационного исследования предложенная методика обоснования гибкой нормы величины составов одногрупных технических маршрутов принята к внедрению Октябрьской Дирекцией Управления Движением.

    Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и получили одобрение на: международной научно-практической конференции «Молодая наука: проблемы, решения и перспективы» (Волгоград, 2011 г.); I международной научно-практической конференции «Интеллектуальные системы на транспорте», (Санкт-Петербург, 2011 г.); 71 международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта», (Днепропетровск, 2011 г.); заседаниях кафедры «Управление эксплуатационной работой» ПГУПС в 2009-2011 гг.

    Публикации. По исследуемой теме опубликовано 7 работ, из них в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ – 4 работы.

    Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников из 91 наименования и трех приложений. Она содержит 105 страниц машинописного текста (35 рисунков, 14 таблиц). Приложения представлены на 51 странице.

Основное  содержание работы

    Во  введении обоснована актуальность темы диссертационной работы и сформулированы цель и основные задачи исследования.

     В первой главе дается анализ основных методов расчета плана формирования поездов одногруппных технических маршрутов и порядка расчета затрат вагоно-часов на накопление вагонов, в результате которого сформулированы задачи, подлежащие решению в диссертации.

    Большой научный и практический вклад  в совершенствование системы организации вагонопотоков представляют исследования, выполненные В.М. Акулиничевым, А.П. Батуриным, К.А. Бернгардом, А.Ф.Бородиным, И.И. Васильевым, Б. Дел Рио, С.В. Дуваляном, В.А. Кудрявцевым, В.С. Ларионовым, Л.В. Одинцовым, А.Т. Осьмининым, А.П. Петровым, А.И. Поповым, В.Г. Саенко, С.Г. Стопичевым, Л.П. Тулуповым, А.К. Угрюмовым, А.Н. Фроловым и др.

    Анализ  показал, что все предлагаемые методы расчета плана формирования основываются на сопоставлении затрат на накопление вагонов и экономии от проследования вагонов без переработки на попутных технических станциях.

      Основной  потерей при формировании технических  маршрутов являются вагоно-часы простоя вагонов при накоплении их на полные составы или сокращённо вагоно-часы накопления. Теоретические исследования процесса накопления были произведены А.Н. Фроловым еще в 1901 году. Этому вопросу были посвящены исследования И.И. Васильева, А.П. Петрова, Н.П. Галатченко, П.С. Соколова, Р.П. Маслова, К.А. Бернгарда, Е.А. Сотникова, И.Г. Тихомирова, А.И. Платонова и др.

      В результате анализа выполненных  исследований установлено, что процесс накопления можно оценить следующими показателями:

      а) продолжительностью простоя вагонов под накоплением;

      б) величиной составов отправляемых поездов;

      в) весом составов отправляемых поездов;

      г) точностью соблюдения графика, то есть степенью соблюдения графика движения поездов и составленного на его основе суточного плана-графика работы станции.

     Эффективность поездообразования возрастает при  уменьшении показателя а и при увеличении показателей б, в и г. Однако уменьшение параметра а ведет к снижению этих параметров. Ввиду противоречивых требований, предъявляемых к процессу накопления, необходимо прибегнуть к таким технологическим методам, которые позволят достичь оптимального компромисса для всех показателей.

    Во  второй главе определяется влияние величины состава одногруппных технических маршрутов на процесс накопления. Предложен новый подход к определению суточных затрат вагоно-часов на накопление вагонов отдельного назначения. Поскольку поездообразование по каждому поездному назначению определяется индивидуальным характером поступления вагонов на путь накопления, то общепринятый порядок расчета суточной затраты вагоно-часов на накопление в целом по станции по общему значению параметра c для всех назначений является серьезным упрощением. В результате исследования установлено, что существенным фактором, влияющим на величину затрат на накопление, является остаток вагонов после накопления составов, который можно охарактеризовать средней величиной остатка m_о (рис.1).

Рис. 1. Схема накопления составов при полностью непрерывном процессе накопления

     Затрата вагоно-часов на накопление равна: