WWW.MASH.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - онлайн публикации
 

«ТИМУХИНА ЕЛЕНА НИКОЛАЕВНА ПОВЫШЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ НАДЕЖНОСТИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ СТАНЦИЙ ПРИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СБОЯХ ...»

На правах рукописи

ТИМУХИНА ЕЛЕНА НИКОЛАЕВНА

ПОВЫШЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ НАДЕЖНОСТИ

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ СТАНЦИЙ

ПРИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СБОЯХ

Специальность 05.22.08 - Управление процессами перевозок

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

' 3 МАЙ т Екатеринбург - 2012

Работа выполнена на кафедре «Управление эксплуатационной работой»

Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Уральский государственный университет путей сообщения» (ФГБОУ ВПО УрГУПС)

- доктор технических наук, профессор .

Научный консультант лауреат Государственной премии Российской Федерации, Козлов Петр Алексеевич

Официальные оппоненты:

Горелик Александр Владимирович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Железнодорожная автоматика, телемеханика и связь» Московского государственного университета путей сообщения .

Ефименко Юрий Иванович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Станции, узлы и грузовая работа» Петербургского государственного университета путей сообщения .



Шалягин Дмитрий Валерьевич, доктор технических наук, профессор, заместитель начальника отдела «Международное сотрудничество»

Проектного конструкторско-технологического бюро железнодорожной автоматики и телемеханики - филиала ОАО «РЖД» .

Ведущее предприятие - ОАО «Научно-исследовательский и проектноконструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте» (ОАО «НИИАС») .

Защита состоится «30» «мая » 2012г. в 14-00 часов на заседании диссертационного совета Д 218.013.01 при Уральском государственном университете путей сообщения по адресу: 620034, г. Екатеринбург, ул. Колмогорова, 66, аудитория Б2-15 .

С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в библиотеке Уральского государственного университета путей сообщения, на сайте Министерства образования и науки РФ http://vak.ed.gov.ru. на официальном у/еЬ-портале УрГУПС \уу/\у.и5иП.та .

Автореферат разослан « » 2012г .

Отзыв на автореферат в 2-х экземплярах, заверенный печатью организации, просим направлять в адрес Диссертационного совета университета .

Ученый секретарь диссертационного совета,.садченко Виталий Романович доктор технических наук с

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Рыночная экономика требует, чтобы экономическое взаимодействие обеспечивалось надежными и эффективными транснортными связями. Особое внимание нри этом следует уделять надежности работы железнодорожных станций. Именно здесь обнаруживаются технологические потери от разного рода сбоев в работе .

Технологические сбои, такие как сход подвижного состава или выход из строя средств автоматики, снижают работоспособность станции и ведут к экономическим потерям. Нарушение крепления и сдвиг груза при роспуске с горки угрожает безопасности движения и вызывает дополнительную маневровую и грузовую работу .



Устранить полностью возможность технологических сбоев в ближайшее время не представляется возможным. В последние десятилетия не вкладывались достаточные инвестиции для своевременного обновления технических средств - в путевом, вагонном и локомотивном хозяйстве, а также в хозяйстве автоматики и телемеханики. По оценке экспертов из-за технологических сбоев железнодорожные станции теряют 10 - 15 % своей производительности. Таким образом, для решения проблемы необходимо решить двуединую задачу: техническую (снизить насколько возможно вероятность технологических сбоев) и функциональную (снизить негативные последствия от ннх) .

Целью исследования является создание методологии оценки функциональной надеж1юсти железнодорожных станций и поиск путей ее повышения при технологических сбоях .

Для этого необходимо решить следующие задачи .

1. Исследовать природу функциональной надежности железнодорожных станций и характера влияния на нее технологических сбоев .

2. Разработать методологию расчета и снижения функциональной уязвимости станции .

3. Предложить методологию оценки функциональной надежности и снижения технологических потерь за счет активизации адаптивных свойств и специально разработанных процедур .

В качестве объекта исследования выбраны железнодорожные станции .

Предметом исследования является их функциональная надежность (работоспособность станции) .

Достоверность основных научных положений, выводов и рекомендаций. Достоверность научных результатов подтверждается логичным построением процесса исследования, корректным использованием математических методов и оптимизирующих процедур, а также практическими расчетами и результатами внедрения .

Научная новизна исследования состоит в следующем .

1. Исследована природа функциональной надежности железнодорожных станций и характер влияния на нее технологических сбоев .

2. Разработана методология оценки уровня функциональной надежности методом имитационного моделирования с оптимизирующими процедурами .

3. Предложена методика определения функциональной уязвимости транспортных систем при нарущении работоспособности того или иного ее элемента .

4. Определены пути снижения вероятности сдвига груза при маневровых соударениях .

5. Разработаны способы повышения функциональной надежности за счет повышения адаптивности транспортной системы .

Все это является существенным вкладом соискателя в развитие фундаментальных исследований в области теории систем, теории управления и принятия решений .

Методы исследования базируются па использовании аппарата оптимизации, теории случайных процессов, теории надежности, теории множеств, имитационного моделирования и теории принятия решений .

Практическая значимость. Разработанные научные основы и методические материалы по оценке и повышению функциональной надежности железнодорожных станций могут быть широко использованы ОАО РЖД, также на станциях промышленных предприятий для снижения технологических потерь от разного рода сбоев. Методика определения элементов, вызываюших повышенную функциональную уязвимость станций, создает основу для построения рациональной технологии контроля устройств автоматики, путевого хозяйства и других, а также очередности их замены .





Способы снижения функциональных потерь при технологических сбоях могут быть использованы для совершенствования технологических процессов железнодорожных станций .

Реализация результатов работы. Результаты научных исследований использовались при экспертизе проектов развития транспортного узла УстьЛуга, Свердловского узла, железнодорожного узла Дема Куйбышевской железной дороги. Новолипецкого металлургического комбината, станции Карымская Забайкальской железной дороги. Технология исследования работы и оценки функциональной надежности железнодорожных станций используются в учебном процессе Уральского государственного университета путей сообшения при изучении дисциплин «Моделирование транспортных систем», «Оптимизация транспортных систем», «Теория принятия решений», «Технология и управление работой станций и узлов» .

Основные результаты, представляемые на защиту .

1. Теоретические основы функциональной надежности транспортных систем .

2. Исследование природы функциональной надежности железнодорожных станций и характера влияния на нее технологических сбоев .

3. Методика определения функциональной уязвимости станции при нарушении работоспособности тех или иных устройств .

4. Методология оценки функциональной надежности станций имитационным моделированием .

5. Способы снижения вероятности коммерческих браков при креплении грузов на открытом подвижном составе .

6. Методология снижения функциональных потерь при технологических сбоях за счет адаптивности и специальных режимов управления .

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы обсуждались и были одобрены на: Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы автомобильного, железнодорожного, трубопроводного транспорта в Уральском регионе»

(Пермь, ПГТУ 2005); VIII-й Международной научной конференции «Телематика, логистика и безопасность на транспорте» (Польша, г. Катовице, Силезский технологический университет 2008, 2009); 1-ой Международной научно - практической конференции «Технология, материалы, транспорт и логистика» (Украина, ВСНТУ 2010); Международной научно практической конференции «Инновации для транспорта» (Омск, ОмГУПС 2010); Всероссийской научно-практической конференции учёных транспортных вузов, инженерных работников и представителей академической науки Современные технологии - железнодорожному транспорту и промышленности (Хабаровск, ДВГУПС 2006); III Всероссийской научно-практической конференции «Наука и образование транспорту» (Самара, СамГУПС 2010); Всероссийской научно-практической конференции «Транспорт - 2011» (Ростов-на-Дону, РГУПС 2011); научнопрактической конференции «Безопасность движения поездов» (Москва, МИИТ 2005, 2006, 2008, 2010, 2011); V-й Научно - практической конференции «Проблемы безопасности на транспорте» (Гомель, БелГУТ 2010); конференции «Системная интеграция на транспорте», (МоскваМагнитогорск, 2010); заседаниях кафедры «Управление эксплуатационной работой» с приглашением ведущих ученых университета и специалистов (УрГУПС 2009, 2010, 2011); ежегодных научно-практических конференциях «Молодые ученые - транспорту» и семинарах докторантов (УрГУПС) .

Публикации. По теме диссертации опубликована 31 работа, в том числе 16 в ведущих изданиях из перечня, рекомендованного ВАК России .

Структура работы. Работа содержит 384 страницы машинописного текста, 101 рисунок, 18 таблиц. Диссертации состоит из введения, 7 глав, заключения, список использованной литературы из 152 наименований и 3 приложений .

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дается обоснование актуальности проблемы, формулируется цель и задачи исследования .

В главе 1 исследуются природа технологических сбоев и их последствия. Железнодорожные станции работают в условиях, когда невозможно пренебречь вероятностью технологических сбоев. Высокий процент износа устройств железнодорожной автоматики вызывается сверхнормативным их износом. Сход вагонов во время маневровой работы имеет самые разнообразные причины - и износ рельсов, и разного рода поломки вагонов, и нарушения ПТЭ по содержанию устройств. По оценке экспертов причины технологических сбоев невозможно быстро и легко устранить. Дополнительной технологической проблемой является сдвиг груза при соударении вагонов, особенно при роспуске с горки. Здесь причиной является и несоблюдение правил крепления, и несовершенство в методике расчета креплений .

В диссертации обосновывается понятие функциональной надеж1юсти транспортных систем и методика ее количественной оценки, исследуется природа функциональных потерь при технологических сбоях. Предлагается методология исследования функциональной уязвимости и надежности станций методом имитационного моделирования, предлагаются подходы по снижению вероятности сбоев и уменьшению функциональных потерь при их возникновении за счет повышения адаптивности и специально разработанных процедур технологического реагирования .

В своих исследованиях автор опиралась в области технологии работы транспорта на труды ученых В. М. Акулиничева, В. И. Апатцева, А. Ф .

Бородина, А. П. Батурина, Ю. В. Дьякова, Ю. И. Ефименко, П. А. Козлова, Л .

В. Я. Негрея, С. Крохина, В. А. Кудрявцева, П. В. Куренкова, А. Т .

Осьминина, Ю. О. Пазойского, В. А. Персианова, Н. В. Правдина, С. М .

Резера, И. Б. Сотникова, Е. А. Сотникова, Н. С. Ускова, Н. Н. Шабалина, В .

A. Шарова, И. Н. Шапкина, М. И. Шмулевича, в области методов оптимизации - А. Э. Александрова, Н. П. Бусленко, В. Н. Буркова, О. В .

Евсеева, Н. Н. Моисеева, Д. А. Поспелова, использовались разработки ведущих научных организаций отрасли. Методы моделирования устройств железнодорожной автоматики описаны в работах В. В. Сапожникова и Вл. В .

Сапожникова. Вероятностные методы оценки их безопасности рассмотрены в работах Б. Ф. Безродного, П. Ф. Бестемьянова, Д. М. Гавзова, В. М .

Лисенкова, Д. В. Шалягина, И. Б. Шубинского. В области живучести работы устройств железнодорожной автоматики на труды А. В. Горелика. В вопросах расчета крепления грузов автор опиралась на основополагающие работы профессора X. Т. Туранова, а так же на исследования П. С .

Анисимова, В. К. Бешкето, А. Д. Малова, В. В. Повороженко, А. А. Смехова, B. Б. Зылёва .

Эффективное взаимодействие производственных систем требует надежной работы транспорта. Для этого технологические функции всех подразделений железнодорожного транспорта должны выполняться качественно и с должной надежностью. Однако существуют технологические сбои, которые могут приводить к уменьшению функциональных возможностей. Основные из таких сбоев сводятся к трем группам (рисунок 1) .

Рисунок 1 - Технологические сбои и их последствия Отказы средств железнодорожной автоматики пока что нельзя назвать явлением исключительным, что подтверждается исследованиями аналитиков, оторые проводят градацию отказов на сети железных дорог по видам за 2010

-^од (рисунок 2) .

–  –  –

Анализ показал, что размещение груза с нарушением технических условий производилось уже при погрузке (рисунок 4). Например, количество вагонов с коммерческими неисправностями по Восточно-Сибирской железной дороге в 2010 г. составило 5957 вагонов, из них 42 % с нарушениями технических условий и расстройством погрузки, угрожающими безопасности движения; по Южно-Уральской железной дороге - из 5546 вагонов 47 %; по Свердловской железной дороге - из 5253 вагонов 61%; по Московской железной дороге - из 5191 вагона 59 % с нарушениями технических условий и расстройством погрузки, угрожающими безопасности движения. Неблагоприятное положение с обеспечением безопасности и на других дорогах (рисунок 5) .

–  –  –

Рисунок 5 - Количество вагонов с коммерческими неисправностями по дорогам за 2010г .

С целью повышения функциональной надежности железнодорожных станций в условиях, когда существует вероятность технологических сбоев из-за выше перечисленных проблем на транспорте, необходимо найти способы снижения вероятности технологических сбоев; разработать методологию оценки технологических потерь станций при возникновении технологических сбоев различной природы и разработать методы повышения функциональной надежности станций при технологических сбоях .

Глава 2 посвящена исследованию природы функциональной надежности транспортных систем и характера потерь при технологических сбоях на железнодорожных станциях. Функциональную надежность можно характеризовать вероятностью выполнения некоторой функции при обеспечении заданных технологических параметров .

Работа элемента транспортной системы не имеет законченного функционального значения. Поэтому функциональную надежность следует определять по вероятности выполнения технологической операции, элементарного технологического процесса и целостной функции системы .

Функциональную надежность можно характеризовать вероятностью

–  –  –

/. + + (3) где АИу - уменьшение числа вариантов выполнения у -й операции; Дт^ увеличение времени выполнения у -й операции; А/. - увеличение величины задержек в ] -й операции, а, р, у - весовые коэффициенты;

–  –  –

где J - множество операций в системе .

При этом коэффициенты а, р, у можно определить только экспериментами на имитационной модели. Во многих случаях необходимо знать элементы с наиболее высокой функциональной значимостью .

Традиционно считается, что «узким местом» структуры является наиболее загруженный элемент. Многочисленные эксперименты на имитационных моделях показали, что это далеко не так. Зависимость между загрузкой элемента и задержками из-за него является более сложной и неоднозначной .

Поэтому при выборе элементов, вызывающих наибольшую функциональную уязвимость, необходимо отталкиваться от «узких мест» структуры или «узких мест» технологии .

Говоря об изменении функциональной надежности транспортного объекта, имеем в виду вероятность работы станции с полной функциональностью (с полной перерабатывающей способностью). Это отношение продолжительности полнофункциональной работы к общему расчетному времени. А показателем функциональной надежности считаем долю или процент достижения в среднем станцией полной производительности .

В главе 3 разработана методология исследования работоспособности станций при технологических сбоях с помощью использования методики имитационной экспертизы .

в исследовании приведен исторический анализ методов оценки работоспособности транспортных объектов и выбран метод имитационного моделирования. Под выбором понимаются различные подходы, поэтому в работе сформулированы требования к модели .

1. Она должна хорошо отражать структуру и технологию объекта, чтобы оценить технологические потери от сбоя. Вероятности выхода устройств из строя и их использования в этот момент нельзя определить без знания технологии, структуры потока, уровня загрузки, управления. Сбой элементарного маршрута может повлечь за собой сбой короткой или длинной технологической цепочки при разном состоянии системы .

2. Возможность отображать работу при пониженной функциональности. При отказе, например, электродвигателя стрелка «зашивается» в одном положении .

3. Возможность вставлять в технологический процесс дополнительные операции в связи со сбоем .

4. Наличие в имитационной системе подсистемы САПР и оптимизируюших процедур, без которых исследование становится невыполнимым из-за трудоемкости и ошибок пользователя .

В работе обоснованно используется метод имитационной экспертизы системное исследование с помощью экспериментов на модели, позволяющих получить полную характеристику объекта как системы (пропускную способность, время нахождения транспортных средств в системе с расчленением по операциям, «узкие места» структуры и технологии), а также характеристику элементов и их взаимодействия (полную и полезную загрузку устройств терминалов, локомотивов, железнодорожных путей, грузовых и сортировочных устройств), задержки из-за занятости устройств, межоперационные простои, возникающие при выполнении операций .

Транспортные объекты со сложной структурой, такие как железнодорожные станции и транспортные узлы, транспортные структуры городов, аэропорты, не поддаются строгой формализации и параметры их работы невозможно рассчитать по аналитическим формулам. Поэтому и необходимо строить имитационные модели проектируемых объектов, исследовать их работу проведением экспериментов на модели и делать комплексную оценку полученных параметров. Весьма важно определить, соответствует ли принятая технология структуре. Результатом исследования служат рекомендации по улучшению структуры и технологии пропуска и переработки потоков проектируемого объекта с целью минимизации как технологических, так и структурных задержек .

Задачей является совершенствование взаимодействия элементов в структуре, операций в технологическом процессе и гармонизация структуры и технологии (рисунок 8) .

Направленные эксперименты

Рисунок 8 - Адаптация технологии к структуре станции На следующем этапе следует осуществлять структурный, функциональный и структурно-функциональный анализ. Такой структурированный анализ позволяет определить адаптивные возможности станции и найти пути снижения потерь на технических и технологических стыках .

Глава 4 посвящена проблеме соверщенствования методики расчета креплений груза для наиболее сложного сочетания статических и динамических воздействий и условий .

Разработана методика расчёта пространственной системы сил, действующих на груз на открытом подвижном составе. Для решения этой задачи построена расчетная схема и математическая модель креплений груза .

Разработано математическое описание процессов работы элементов креплений (растяжек и обвязок), а также динамики груза под воздействием сложной системы сил во время соударения вагонов при роспуске на сортировочных станциях. Разработана оригинальная расчетная схема и построена математическая модель, описывающая движение вагона с грузом по кривому и прямому участку пути на уклоне и без, при симметричном и ассиметричном расположении груза на вагоне, с упорными, опорными элементами креплений, подкладками и без них .

Методика расчёта креплений груза реализована в среде МаЬСАО, для чего разработаны программы. Программы позволяют определить силы, воспринимаемые элементами креплений с учётом их предварительных натяжений, вычислить жёсткостные параметры элементов креплений на основе их геометрии, найти величину сдвига груза, определить рациональное количество всех возможных средств креплений и другие параметры поведения груза па подвижном составе .

Методика позволяет пе только более корректно рассчитать геометрические параметры крепления груза, но и решить обратную задачу определения предельного его сдвига по допустимому значению упругих сил в каждом креплении .

С использованием этой программы можно получать множественные варианты креплений груза на открытом подвижном составе, обеспечивающих безопасное продвижение при любых условиях перевозки, в том числе и при соударениях, и резком торможении вагонов во время маневровых передвижений в сортировочных парках станций .

Полученные результаты исследований позволяют разрабатывать нормативные документы по креплению грузов непредусмотренных техническими условиями, обеспечивая безопасность движения поездов и надежность перевозочного процесса .

В главе 5 разработана модель поведения груза при соударениях вагонов во время роспуска с горки .

Разработан математический аппарат, позволяющий моделировать возможный сдвиг груза при различных параметрах соударения, и предложена компьютерная реализация для проведения численных экспериментов .

Было установлию, что возрастание скорости движущегося вагона приводит к двойному увеличению сдвига груза в нем, а увеличение массы - к линейно пропорциональному. Зависимость же величины сдвига в движущемся вагоне от массы группы стоящих вагонов имеет нелинейный характер .

Приведена методика определения деформации гибких элементов креплений груза при резком торможении или соударении вагонов при роспуске с горки .

Проведенные эксперименты на компьютерной модели по разработанной методике позволили получить ряд важных и интересных для практики результатов. Например, если в одинаковой степени нарушены расчетные параметры некоторых гибких креплений, то соударение приведет к разрыву, в первую очередь, самого короткого из них в случае отсутствия упорных средств креплений. А если нарушение касается всех, то произойдет не только их разрыв, но и повреждение упорных и опорных средств, а также деталей вагона .

Результаты вычислительных экспериментов показали, что деформация креплений зависит от скорости «срыва» груза с места и от энергоёмкости поглощающих аппаратов. Так, например, груз весом 560 кН, закреплённый тремя парами гибких элементов креплений, не сдвигается с места при Уо = 7,56 км/ч и ^Гап= 60 65 кДж; У = 7,92 км/ч и Гап= 70 кДж; Уо = 8,28 км/ч и о 75 кДж; Уо = 8,64 км/ч и Жап.= 80 - 85 кДж; Уо = 9 км/ч и 90 кДж;

У = 9,72 км/ч и Жап.= 100 кДж .

о Графические зависимости сдвигов первого и второго грузов от количества вагонов в отцепе, приведенные на рисунках 9а, 96 говорят о том, что с увеличением количества вагонов в отцепе сдвиг груза увеличивается .



–  –  –

На основе математического моделирования соударения вагонов в сортировочном парке станции установлен характер сдвига грузов в вагонах .

Анализ полученных результатов доказывает, что использование данного аппарата позволяет описать динамику груза в зависимости от скорости роспуска, массы и количества вагонов, а также от состояния контактируемых поверхностей грузов с полом вагона .

Таким образом, расчет комплекса креплений грузов в соответствии с разработанной методикой позволит снизить вероятность сдвига и повысить безопасность движения .

В главе 6 разработана методика и результаты исследования снижения функциональных возможностей станций при технологических сбоях. В качестве объектов выбраны три крупные сортировочные станции разных дорог, для которых свойстве1пш высокая степень загрузки, роспуск с горки и большая вероятность соударения вагонов, особенно при нарушениях технологии роспуска, ис возникновением больших продольных сил появляется проблема нарушения целостности креплений и, соответственно, сдвига груза. Труднее выделить перерывы в работе для ремонта путей и устройств автоматики, транспортные объекты такого рода более функционально чувствительны к технологическим сбоям. Кроме того, крупные сортировочные станции готовят технические маршруты на дальние расстояния. Отсюда высока вероятность смещения груза в пути следования .

Каждая выбранная станция имеет свои особенности. Например, станция Новолипецк - заводская сортировочная станция, осуществляющая связь с ОАО РЖД, обслуживающая Новолипецкий металлургический комбинат и связанный с ним крупнейший промышленный узел. Главная особенность станции - наличие большого объема грузовой работы, для реализации которой задействованы 4 вагоноопрокидывателя, три приемоотправочных парка, один сортировочный, две горки и другие составляющие инфраструктуры. Здесь работает 8 маневровых локомотивов .

Станция Екатеринбург-Сортировочный - крупная двусторонняя сортировочная станция сетевого значения. Имеет классическую структуру, рассчитана на очень большой объем работы по формированиюрасформированию поездов, пропуску транзитного вагонопотока без переработки, обработки местного вагонопотока в адрес подъездных путей крупных промышленных предприятий города .

Станция Карымская (Забайкальская железная дорога). Особенностью является смена трех типов поездных локомотивов. На иркутское и хабаровское направление отправляются поезда с электровозной тягой, но разными по мощности локомотивами в связи с особенностями уклонов путей, а на Забайкальск уходят тепловозы. В связи с этим на станции очень высокая загрузка горловин подачей их к поездам и уборкой в депо .

Многочисленные вычислительные эксперименты на модели позволили определить технологические ущербы при сходах подвижного состава на ст .

Новолипецк. В нормальных условиях станция может переработать заданный поток с достаточно хорошими результатами, приведенными во фрагменте программы (таблица 1) .

Эксперименты на модели проводились для случаев технологического «окна» в связи с устранением схода подвижного состава, продолжительностью 120 мин, 180 мин и 240 мин. «Окно» в 240 мин на стрелке 205 вызывает ухудшение работы станции. Увеличился простой на станции с 5.91 часа до 6.17 часа, уменьшилось число отправленных вагонов .

Но станция ещё справляется с работой. Другая картина при сходе вагона на стрелке 110. При «окне» в 180 мин - 2 поезда не принято (таблица 2). Вывод

- эта группа стрелок создает более высокую функциональную уязвимость .

Эксперименты показали, что определить элементы, вызывающие наибольшую функциональную уязвимость станции, нельзя по формальным признакам. У группы стрелок 205 и загрузка выше, и задержки в нормальных условиях из-за них больше. Но более опасны сходы на стрелке ПО .

Взаимодействие сложной структуры и технологии порождает нелинейные, трудно предсказуемые зависимости (рисунок 10, 11) .

Таблица 1 - Показатели работы ст. Новолипецк на период моделирования (во фрагменте программы расчета средний простой вагона в часах)

–  –  –

Таблица 2 - Показатели работы ст. Новолипецк при технологическом перерыве 180 мин на стрелке 110 (во фрагменте программы расчета средний простой вагона в часах)

–  –  –

С целью определения технологических ущербов при сходах подвижного состава на ст. Екатеринбург-Сортировочный, проведены расчеты на модели для нормальных условий, которые показали, что потенциально проблемными местами (с наибольшими задержками) являются горка 2 четной системы и группа стрелок 402 - 448 в выходной горловине парка отправления четной системы (рисунок 12). В экспериментах заданы такие же технологические «окна», как и в предыдущем эксперименте .

При сходе на стрелках 402 - 448 задерживаются поезда в четном парке отправления ЧПО (рисунок 13, 14) .

–  –  –

а о со X в .

s S s t;

§ u s К u о IS я T о CS О л s И о .

и о ю U оа и s к я я H о й S U X и и о аз о s Он Рисунок 14 - Простои вагонов в четном парке отправления при сходе подвижного состава в выходной горловине станции При сходе вагона на горке 2 естественным образом возрастают задержки в ожидании роспуска и многие другие (рисунок 15) .

час,

–  –  –

Рисунок 15 - Возрастание задержек вагонов из-за схода подвижного состава на 2 горке четной системы станции Для определения технологических ущербов при сдвиге груза выбрана ст. Новолипецк, на которой постоянно производится роспуск с горки вагонов со слябами, пакетированным металлом, стальными рулонами и разнообразным оборудованием, которые крепятся растяжками и упорами. В модель вставляются после осмотра вагона операции его отцепки и подачи в ремонт (рисунок 16). Для этого приходится выполнить довольно сложную конфигурацию передвижений локомотива с составом, вагоном и резервом. В диссертации подробно описана технология вагона со сдвигом груза на пути, предусмотренные для вагонов с коммерческими браками. При этом занимается почти вся горловина станции (рисунок 17) .

–  –  –

ЧШК ЧШ«Рисунок 16 - функциональная структура модели с операцией уборки вагона со сдвигом груза на станции Новолипецк Он

-Ч S s ш о О о а X о !-н са m u nJ § е о е JS я аз ш я ра S 8с й s D X и « о я о я Он Расчеты на модели показывают, как появление вагонов со сдвигом отражается на показателях работы станции (рисунок 18) .

–  –  –

Рисунок 18 - Возрастание полного и расчлененного простоя вагонов при появлении вагонов со сдвигом груза Сущность экспериментов с целью определения технологических ущербов при выходе из строя устройств электрической централизации (ЭЦ) состоит в том, что маршруты начинают готовиться вручную, возникает проблема с поездными и маневровыми операциями, которые становятся более продолжительными. Стрелочные горловины - более занятыми, и из-за них возникают дополнительные задержки .

Например, в эксперименте ЭЦ не работала в течение трех часов на группе стрелок в нечетной горловине. В результате возросли задержки из-за стрелок с 3.23 час до 11.39 час. Проблемы возникают в основном при подаче и уборке локомотивов, что можно увидеть из фрагмента функциональноструктурного анализа, который выдает модель (таблица 3) .

Таблица 3 - Распределение задержек по операциям при выходе из строя устройств электрической централизации

–  –  –

Таким образом, модель позволяет оценить последствия выхода из строя устройств автоматики и посмотреть, как изменится общий простой по станции с расчленением этого показателя по паркам .

В главе 7 разрабатываются пути повышения функциональной надежности железнодорожных станций. С этой целью предлагаются методы снижения их функциональной уязвимости .

в предыдущих главах показано, что еели станция имеет явно выраженные «узкие места», ее функциональная уязвимость весьма высока .

Технологический сбой, затрагивающий это «узкое место», приводит к значительным технологическим потерям. То есть, ставится задача гармонично согласовать технологию и структуру для устранения проблемных элементов (рисунок 8). Для их согласования эффективно используем оптимизирующую процедуру «имитационный спуск», позволяющую многократно снизить число экспериментов на модели для нахождения элементов, вызывающих функциональную уязвимость. На станции несколько сот стрелок, а значит и электроприводов, десятки рельсовых цепей и так далее. Стоит проблема - в каком порядке исследовать потери от их выхода из строя? Предлагается методика, заключающаяся, во-первых, в определении «узких мест» структуры, во-вторых, применяется структурно функциональный анализ (разложение задержек по операциям), в-третьих, по операциям с наибольщими задержками используется метод технологической разгрузки, наконец, дополнительно производится анализ загрузки элемента всеми видами операций для технологической разгрузки .

Таким образом, последовательность имитационных экспериментов позволяет выстроить рациональную структуру системы. Кратчайший путь это устранеие «узких мест» в структуре системы и в структуре технологического процесса (выравнивание задержек). Однако есть еще и экономический аспект, связанный с выравниванием задержек. Процессом оптимизации будет движение по траектории от одного множества задержек к другому и, наконец,

–  –  –

Стоимость задержки определяет тип выполняемой операции (число участвующих вагонов, тип локомотива, возможный ущерб производству итак далее).

Пусть на к-ош шаге расчета возникли задержки {Дт^ } :

–  –  –

множество {aJSx''J } Преобразуем его в множество {а1Ах'1} таким образом, что ] '

–  –  –

шаг (эксперимент) делается в направлении А'"^' С координатами А'^' (8) Это означает, что мы изменяем параметры модели таким образом, чтобы в следующем расчете задержки предположительно уменьшились пропорционально их величине на предыдущем шаге с учетом удельной стоимости .

Функциональная надежность определяется в значительной мере последовательностью операций в технологическом процессе и управлением, то есть выбором тех или иных технологических цепочек в различных ситуациях. При нерациональной «состыкованности» операций возникают «узкие места» технологии, при неразвитом управлении (ограниченной адаптации системы) требуются значительные резервы элементов. Степень согласованности параметров операций в структуре технологического процесса определяется моделированием .

В случае, когда большое значение имеет обеспечение выходных ритмов потоков, функциональные возможности транспортной системы можно увеличить управлением потоками по конечным ритмам.

Конечными ритмами могут быть:

- ритмы накопления составов поездов при подвязке к ниткам графика;

- ритмы отправления поездов по направлениям;

- ритмы погрузки или выгрузки грузов на различных фронтах (в особенности при наличии контактного графика) и другие .

Для выбора определенного рационального ритма использован специальный имитационный метод динамического согласования (И-МДС) .

Здесь применяется следующий встроенный алгоритм. Вводится понятие индексной операции, которая заранее запускает технологические цепочки в соответствии с их «длиной», с тем чтобы «концы» цепочек были согласованы с заданными конечными ритмами. В модели вводятся приоритеты операций и глубина их действия. Последняя равна продолжительности соответствующей цепочки .

–  –  –

Метод И-МДС работает следующим образом. Пусть задан ритм моментами времени 11Л2^зи и так далее (рисунок 19) .

Ломаная линия Q(t) будет показывать потребность в вагонах с накоплением .

–  –  –

Если да, то в очередь включается заявка операции у^ с отрицательным сдвигом ( - Т ^ ), чтобы успеть закончить операцию к моменту .

в момент времени ^зДля обеспечения накопления следующего состава

–  –  –

Рисунок 20 - Продвижение потока по технологической цепочке Ситуацию для технолога описывают состояние путей с указанием числа и назначения вагонов (рисунок 21), очередь операций, ожидающих вьшолнения (рисунок 22) и другая необходимая информация .

Технолог может изучить график исполненной работы и анализировать протокол, чтобы увидеть последовательность предыдущих операций. Он может выполнить любую операцию из очереди - переставить локомотив в любую точку, отправить поезд, переставить состав и тому подобное. Он может вставить в очередь любую операцию из технологического процесса и выполнить её вне очереди. После расчета система-модель выдает исчерпывающие результаты для анализа работы станции. Сочетание возможностей модели и интеллекта человека позволяет рассчитать

–  –  –

Рисунок 22 - Очередь операций, ожидающих выполнения ЗАКЛЮЧЕНИЕ В результате проведенного исследования предложено научное решение важной народно-хозяйственной задачи - эффективной организации работы железнодорожных станций в условиях, когда из-за физического износа технических средств сохраняется высокая вероятность технологических сбоев. Это достигается двумя путями - снижением вероятности сбоев и повышением функциональной надежности станций .

–  –  –

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ

ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Тимухина Е. Н. Исследование влияния коммерческих неисправностей на график движения поездов в пути следования [Текст] / Е .

Н. Тимухина, А. В. Шипулин // Транспорт: Наука, техника, управление. С.29-32. (по перечню ВАК)

2. Тимухина Е. Н. Обобщенная динамическая модель креплений груза с подкладками совместно с гибкими и упорными элементами при воздействии пространственной системы сил [Текст] // Транспорт: Наука, техника, управление. - 2011. - № 9. - С.36-41. (по перечню ВАК)

3. Тимухина Е. Н. Методология исследования работоспособности станций при технологических сбоях [Текст] // Транспорт Урала. - 2011. - № 4. - С.58-62. (по перечню ВАК)

4. Тимухина Е. Н. Математическое моделирование явления удара вагонов на путях сортировочного парка [Текст] / Е. Н. Тимухина Е. Н., X. Т .

Туранов, О. В. Молчанова // Транспорт: наука, техника, управление. - 2008. С. 31-33. (по перечню ВАК)

5. Тимухина Е. Н. Технологические сбои, проблемы расчета и обеспечения функциональной надежности железнодорожных станций [Текст] // Транспорт: Наука, техника, управление. - 2012. - № 1. - С.29-32. (по перечню ВАК)

6. Тимухина Е. Н. Математическое моделирование динамической деформации гибких элементов креплений груза с упорным бруском при соударении вагона в подгорочном парке [Текст] // Наука и техника транспорта. - 2011. - № 2. - С. 88-96. (по перечню ВАК)

7. Тимухина Е. Н. Математическое обоснование креплений груза в вагоне при маневровом соударении [Текст] / Е. Н. Тимухина, X. Т. Туранов, С. А. Ситников // Транспорт, наука, техника, управление. - 2011. - № 1. - С .

9-14. (но перечню ВАК)

8. Тимухина Е. Н. Повышение функциональной надежности станций за счет финитного управления процессами [Текст] // Транспорт Урала. - 2012. С.57-61. (по перечню ВАК)

9. Тимухина Е. Н. Математическое моделирование совместного закрепления гибких и упорных элементов креплений груза при воздействии пространственной системы сил [Текст] / Е. Н. Тимухина, X. Т. Туранов // Вестник РГУПС - 2011. - № 1 (41). - С. 136-145. (по перечню ВАК)

10. Тимухина Е. Н. Математическое моделирование нагруженности гибких элементов креплений груза с подкладкой при воздействии пространственной системы сил [Текст] / Е. Н. Тимухина, X. Т. Туранов // Транспорт Урала. - 2011. - № 1. - С. 29-34. (по перечню ВАК)

11. Тимухина Е. Н. Аналитическое и численное исследование нагрузочных способностей комплектов пружин тележек при несимметричном размещении центра тяжести груза в вагоне [Текст] / Е. Н .

Тимухина, X. Т. Туранов // Транспорт, наука, техника, управление. - 2008. П. - С. 31-35. (по перечню ВАК)

12. Тимухина Е. Н. Оценка безопасности движения при смещении центра масс груза поперек вагона по критерию коэффициента вертикальной динамики [Текст] / Е. Н. Тимухина, X. Т. Туранов, А. Л. Рыков // Транспорт, наука, техника, управление. - 2008. - № 3. - С. 23-27. (по перечню ВАК)

13. Тимухина Е. Н. Аналитическое обоснование технологии креплений при несимметричном размещении общего центра масс грузов в вагонах [Текст] / Е. Н. Тимухина, X. Т. Туранов, Е. Б. Даусеитов // Транспорт: наука, техника, управление. - 2009. - № 7. - С. 28-32. (по перечню ВАК)

14. Тимухина Е. Н. Математическое моделирование нагруженности колесной пары вагона с несимметрично размещенным грузом при воздействии пространственной системы сил [Текст] / Е. Н. Тимухина, А. Р .

Якупов // Транспорт; Наука, техника, управление. - 2011. - № 7. - С. 15-19 .

(по перечню ВАК)

15. Тимухина Е. Н. Аналитическое исследование движения груза цилиндрической формы вдоль вагона [Текст] / Е. Н. Тимухина, X. Т. Туранов, Н. П. Чуев, Л. А. Рыкова // Транспорт - наука, техника, управление. - 2007. С. 19-21. (по перечню ВАК)

16. Тимухина Е. Н. Нагрузочные способности гибких упругих элементов креплений при размещении груза со смещением центра масс вдоль вагона [Текст] / Е. Н. Тимухина, X. Т. Туранов, Д. В. Волков // Транспорт Урала. - 2007. - №4 (15). - С. 25-35. (по перечню ВАК)

17. Патент на изобретение № 2385812 по заявке № 2008128693/11 от 14.07.08. МПК** В60Р 7/06, B61D 13/00. Устройство для проверки надежности креплений груза в железнодорожном вагоне [Текст]. Туранов X. Т., Сумный А. Ю., Тимухина Е. Н. Б.И. № 10, 2010 .

18. Timukhina Elena. Mathematical modeling of fastening with cargoes displacement transverse to wagon [Text] // Transport Problems International Scientific Journal. - Poland: Silesian University of Technology Politechnica Slaska., 2008. - V. 2, Issue 1. - Tom 3, Zeszyt 3. P. 65-68.- ISSN 1896 - 0596

19. Timukhina Elena. Modeling of an irregular shape cargo allocated in open

wagon [Text] // Transport Problems International Scientific Journal. - Poland:

Silesian University of Technology Politechnica Slaska., 2009. V. 4, Issue 1. - Tom 4, Zeszyt 2. P. 1 0 1 - 1 0 9. - I S S N 1 8 9 6 - 0 5 9 6 .

20. Тимухина E. H. К вопросу крепления груза в вагоне [Текст] // Наука и технологии: Тезисы докладов XXVIII Российской школы. - Миасс: МСНТ, 2 0 0 8. - С. 76 .

21. Тимухина Е. Н. Результаты исследований влияние массы груза на значения усилий в гибких элементах креплений [Текст] // Актуальные проблемы автомобильного, железнодорожного, трубопроводного транспорта в Уральском регионе: Материалы международной научно-технической конференции. - Пермь: ПГТУ, 2005. - С. 368-371 .

22. Тимухина Е. Н. О влиянии одновременного действия продольных, поперечных и вертикальных сил на нагрузочные способности гибких элементов креплений груза [Текст] // Современные технологии железнодорожному транспорту и промышленности: Труды 44-й Всероссийской научно-практической конференции ученых транспортных вузов, инженерных работников и представителей академической науки. / Под ред. Е.З.Савина. - Хабаровск: ДВГУПС, 2006. - Т.4. С. 111-115 .

23. Тимухина Е. Н. Исследование влияния уклона пути на величину усилий в гибких элементах креплений при вариации усилий предварительных натяжений [Текст] // Современные технологии - железнодорожному транспорту и промышленности: Труды 44-й Всероссийской научнопрактической конференции ученых транспортных вузов, инженерных работников и представителей академической науки. / Под ред. Е.З.Савина. Хабаровск: ДВГУПС, 2006. - ТЗ. С. 213-216 .

24. Тимухина Е. Н. Моделирование перемещений и креплений груза в вагоне при воздействии пространственных систем сил при движении подвижного состава по кривому участку пути на спуск [Текст] / Е. Н .

Тимухина, В. А. Оленцевич // Наука и образование транспорту: Материалы III Всероссийской научно-практической конференции. - Самара: СамГУПС, 2 0 1 0. - е. - 110-111 .

25. Тимухина Е. Н. Проблемы формирования расчётных моделей креплений грузов в вагонах при движении подвижного состава по кривому участку пути при воздействии пространственной системы сил [Текст] / Е. Н .

Тимухина, X. Т. Туранов // Инновации для транспорта: Материалы Международной научно- практической конференции. - Омск: ОмГУПС, 2 0 1 0. - С. 24-30 .

26. Тимухина Е. Н. Аналитическое обоснование технологии несимметричного размещения груза на вагоне при воздействии пространственной системы сил [Текст] / Е. Н. Тимухина, А. Л. Рыков, Д. В .

Волков // Транспорт - 2011: Труды Всероссийской научно-практической конференции. - Ч.1 Естественные и технические науки. - Ростов на Дону: РГУПС, 2011. - С. 280-282 .

27. Тимухина Е. Н. О методике расчёта крепления грузов с учётом особенности профиля прямого участка пути [Текст] // Безопасность движения поездов: Материалы шестой научно-практической конференции. - М.:

МИИТ, 2 0 0 5. - C. V n - 3 5 .

28. Тимухина Е. Н. Исследование влияния усилий предварительных натяжений, диаметра и количество нитей проволоки на значения усилий в гибких элементах креплений на прямом участке с уклоном пути [Текст] // Молодые ученые - транспорту: Труды VI межвузовской научно технической конференции. - Екатеринбург: УрГУПС, 2005. - С. 4 2 3 - 429 .

29. Тимухина Е. Н. Численное моделирование жёсткостных характеристик креплений груза при сдвиге груза в плоскости пола вагона [Текст] / Е. Н. Тимухина, В. А. Оленцевич // Проблемы безопасности на транспорте: Материалы У-ой научно - практической конференции. - Гомель:

БелГУТ, 2 0 1 0. - С. 82-84 .

30. Тимухина Е. Н. Анализ практики проектирования транспортных объектов (грузовых станций) на сети ж.д [Текст] / Е. И. Тимухина, А. В .

Мягков //Безопасность движения поездов: Материалы XI научнопрактической конференции. - М.: МИИТ, 2010. - С. Х1-5-^ .

31. Тимухина Е. П., Туранов X. Т. Программа для ЭВМ «Расчёты по размещению и креплению груза в вагоне». Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2008613359 от 16.07.08 Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам по заявке №2008612447 от 02.06.2008 .

ТИМУХИНА ЕЛЕНА НИКОЛАЕВНА

ПОВЫШЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ НАДЕЖНОСТИ

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ СТАНЦИЙ ПРИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

СБОЯХ Специальность 05.22.08 - Управление процессами перевозок




Похожие работы:

«Изменение № 1 ГОСТ 9.306—85 Единая система защиты от коррозии и старе­ ния. Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Обозначения Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 15.10.85 № 3330 срок введения установлен с 01.01.87 Пункт 20. Третий абзац посл...»

«Новые акустические системы от Dynacord для мобильных и постоянных инсталляций. Dynacord TS 100/ TS 100 W Двухполосный акустический кабинет TS 100 имеет номинальную мощность 150 Вт RMS. Благодаря высокому качеству звука, скромному, но элегантному внешнему виду, и малому весу всего в 7,1 кг эти громкоговорители идеально подойдут для инсталл...»

«РУКОВОДСТВО ПО ПРИМЕНЕНИЮ ПЛАТФОРМЫ БЫСТРЫЙ ЗАПУСК Настройка устройства Выполнение теста Русский Версия 3.3 9 февраля 2018 г. © Unisensor • Сделано в Бельгии. Разработано на основе инновационной технологии, в отношении которой...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ ГОСТ Р и с о НАЦИОНАЛЬНЫЙ (Щ ) СТАНДАРТ 22675 — РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Протезирование ИСПЫТАНИЕ ГОЛЕНОСТОПНЫХ УЗЛОВ И УЗЛОВ СТОП ПРОТЕЗОВ НИЖ...»

«ГОСТ 127.1-93 ГОСТ 127.5-93 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЕ СТАНДАРТЫ СЕРА ТЕХНИЧЕСКАЯ Издание официальное БЗ 1-95/31 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО С Т А Н Д А Р Т И З А Ц И И, М Е Т Р О Л О Г И И И СЕРТИФИКАЦИИ Минск проектирование систем вентиляции ГОСТ 127.1-93 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ...»

«ВЕСТНИК ДАГЕСТАНСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА. 2014. № 55. С. 84–87. УДК 94(470/67) ИСТОРИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ПОЧТОВО-ТОРГОВОГО ТРАКТА ТЕМИР-ХАН-ШУРА – ГУНИБ – КУМУХ А. Г. Мансурова, М. И. Абдуллаева...»

«ГОСТ 28622-90 УДК 624.131.3.001.4:006.354 Группа Ж39 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР ГРУНТЫ Метод лабораторного определения степени пучинистости Soils. Laboratory method for determination of frost-heave degree ОКСТУ 2009 Дата введения 1990...»




 
2019 www.mash.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.