Исследование потенциала транзитности вагонопотоков на железнодорожном транспорте (теория, метод, расчеты) тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.08, доктор технических наук Аветикян, Аршавир Аршавирович

• Аветикян, Аршавир Аршавирович
• доктор технических наук
• 1982

Оглавление диссертации доктор технических наук Аветикян, Аршавир Аршавирович

Введение

Глава I. Развитие теории и практики повышения транзитно-сти вагонопотоков на отечественных и зарубежных железных дорогах.

Глава П. Анализ структуры грузопотоков и организации вагонопотоков. Состояние дальности перевозок и база повышения транзитности

2.1. Динамика основных изменений грузопотоков и вагонопотоков по дальности.

2.2. Состояние и характеристика организации вагонопотоков и грузопотоков

2.3. Потенциал транзитности в перевозочной системе. Постановка задачи, цели.

2.4. Грузопотоки. Потенциал транзитности.

2.5. Вагонопотоки. Потенциал транзитное™.

Глава Ш. Поэтапное повышение транзитное™ вагонопотоков как задача динамического прогнозирования.

3.1. Метод динамического прогнозирования.

3.2. Моделирование процесса определения максимальных значении транзитное™.

3.3« Математическая модель оптимизации транзитное™ методом динамического прогнозирования

Глава 1У. Потенциал транзитное™ вагонопотоков, выявленный на основе метода динамического прогнозирования с применением ЭВМ ЕС.

4Л# Методика применения динамического прогнозирования для алгоритмизации процессов и составления машинной программы.

4.2. Алгоритм расчета методом динамического прогнозирования для линейного направления

4.3. Анализ результатов расчета на ЭВМ ЕС-ЮЗО для линейного направления (6, 7, 8 и 9 станций)

Глава У. Методика расчетов организации вагонопотоков и расчеты для полигонов с примыканиями, для линейных полигонов большой протяженности

5.1. Составление алгоритма и результаты расчетов для полигона с примыканиями

5.2. Расчеты для линейного направления большой протяженности (на примере направления

Москва - Хабаровск)

5.3. Наращивание струй попутных назначений и уменьшение затрат вагонов-часов на накопление составов.

5.4. Расчеты для полигонов с 36 и 63 опорными станщшми методом ДИПРОТРАН.

Глава У1. Эффективность расчета плана формирования поездов для сети железных дорог (170 и 285 станций)

6.1. Преимущества расчетов плана формирования методом динамического прогнозирования

6.2. Особенности и стадии расчетов плана формирования поездов

6.3. Эффективность реализации потенциала тран-зитности на основе наращивания мощности струй.

Глава УЛ. Технико-экономическая эффективность использования потенциала транзитности вагонопотоков

7.1. Основные методические положения.

7.2. Эффективность плана формирования поездов, рассчитанного методом ДИПРОТРАН.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование потенциала транзитности вагонопотоков на железнодорожном транспорте (теория, метод, расчеты)»

Железнодорожный транспорт СССР - беспрецедентная транспортная система. Располагая всего 12$ протяженности железнодорожной сети всех стран мира вместе взятых,советские железные дороги выполняют 53$ грузооборота (3,5 триллиона тонно-километров) стальных магистралей планеты. Велика грузонапряженность советских железных дорог, Этот показатель в 4 раза выше среднемирового уровня и в 7 раз больше чем в США (порядка 26 млн. приведенных тонно-километров на I км). Весьма напряженно работают сортировочные станции. Если в развитых зарубежных странах загрузка одного сортировочного пути не превышает 50 вагонов в сутки, то на советских железных дорогах этот показатель колеблется в пределах 150-270 вагонов.

Для условий нашей страны железнодорожный транспорт был, есть и останется во всей обозримой (близкой и дальней) перспективе главенствующим видом транспорта из-за отсутствия теплых омывающих страну морей для развития каботажного плавания, несовпадения географического расположения рек с основными транспортными потоками и отсутствие на речном транспорте навигации в зимний период, большой капиталоемкости и трудоемкости строительства разветвленной сети автодорог ввиду значительности территории страны, ее растянутости в широтном - грузовом для СССР направлении, неэкономичности автоперевозок на дальние и сверхдальние расстояния и других факторов. Исследованиями последних лет установлено, что железные дороги имеют более эффективные показатели по затратам топлива и энергии на тягу поездов, а также трудовых ресурсов на единицу перевозок, т.е. удовлетворяют известно^ требованию ленинского плана ГОЭЛРО, так как сочетают "в себе дешевизну перевозки с чрезвычайной провозоспособностью" . Они лучше удовлетворяют современным требованиям экологии. Позволяют широко использовать ЭВМ для управления перевозочным процессом.

Учитывая ведущую роль железнодорожного транспорта и в перспективе, решениями ШТ съезда партии предусмотрены высокие темпы дальнейшего технического оснащения железных дорог.

Однако за последние года объемы перевозок по железным дорогам возрастали в пропорциях, превышающих ввод новых путевых емкостей для наращивания пропускных и цровозных способностей; а также для переработки вагонопотоков, что затрудняет оптимизацию маршрутизации и улучшение такого важного качественного показателя работы железнодорожного транспорта как время оборота грузового вагона.

На систему технической маршрутизации, црименяевдую на магистральном железнодорожном транспорте, практически приходится обеспечение перемещения вагонопотоков, охватывающих более чем две трети погрузки (хотя более 00% погрузки производится на подъездных путях, там полноценными, достигающими пунктов выгрузки, маршрутами охватывается только 25-30$ составов; значительная часть погруженных на путях промышленного железнодорожного транспорта вагонов поступает на магистральные станции и перемещается в основном в сквозных, участковых и сборных поездах). Из-за недостаточной транзитно-сти этой части вагонопотоков переработка их неправомерно возросла (нецропорционально росту погрузки).

В связи с увеличением удельного веса автомобильного транспорта в грузообороте страны все более заметными станут изменения в структуре грузопотоков на железнодорожном транспорте по дальности, особенно за счет уменьшения короткоцробежных перевозок. В свою очередь, освоение восточных районов, особенно Сибири и Дальнего Востока, также приведет к увеличению мощности струй вагонопотоков и повышению дальности перевозок, т.е. систематически 0удет продолжаться цроцесс роста удельного веса поездов, которые можно цропу-стить через станции транзитом.

Сложившееся положение требует поисков новых путей решения проблемы, нового подхода к реализации имеющихся резервов, в том числе одного из важных - использования потенциала транзитности вагонопотоков, что позволит уменьшить число переработок вагонопо-токов в пути следования, максимально сблизить дальность следования транзитного вагона без переработки с растущей дальностью перевозок грузов, повысить вес и длину поездов и, в конечном счете, ускорить оборот вагона.

Усилиями ученых, специалистов-практиков и рабочих-новаторов систематически принимаются меры по улучшению принципов и методов организации вагонопотоков, совершенствованию графиков движения поездов, оптимизируется использование пропускных способностей.

В настоящее время, когда развернулись работы по более эффективно^ использованию ЭВМ и началось поэтапное введение автоматизированной системы управления железнодорожным транспортом (АСУЖТ), создались новые возможности для дальнейшего улучшения организации вагонопотоков.

Анализ результатов и показателей работы ряда крупнейших магистралей сети показывает, что большие объемы переработки вагонопотоков и относительно небольшой рост весов поездов - результат недоиспользования потенциала транзитноети (грузы, погруженные в вагоны, имеют назначения в 2*2,5 раза далее пунктов переработки составов сквозных и участковых поездов). В участковых поездах следуют до 60% вагонов, имеющих назначение далее последующей участковой станции, в сквозных поездах до 40% вагонов имеют назначения далее пункта расформирования этого поезда. Эти цифры - показатель больших возможностей для исследования проблем уменьшения объемов переработки вагонов на сортировочных станциях и увеличения объемов транзитного перемещения вагонопотоков на полигонах большой протяженности.

Велик практический эффект от повышения транзитности вагонопотоков. Так, если сократить хотя бы на 1% объем переработки транзитных вагонов на технических станциях, т.е. на 8 тыс. вагонов в сутки, то это позволит высвободить две 1фупные сортировочные станции или сэкономить 4 млн.руб. в год только на эксплуатационных расходах.

Эксплуатационные расходы сети железных дорог (1980 г.), связанные с перевозками грузов, составляют 9,7 млрд.руб., из которых на-операции по переработке транзитных вагонов на попутных технических станциях приходится 500 млн.руб.^или 5,2$. Доля этих операций в расходах на заработную плату с начислениями составляет почти 5,9^|или 276 млн.руб., что указывает на высокую фондоемкость переработки вагонопотоков.

В каждый данный момент на технических станциях перерабатывается около 330 тыс. транзитных вагонов, в которых находится более 10 млн.т грузов. При средней стоимости I т этих грузов 230 руб. соответствующие оборотные средства народного хозяйства, находящиеся в вагонах, составляют 2,4 млрд .руб.

В этих условиях повышение транзитности вагонопотоков даже в случае необходимости при некотором увеличении времени их простоя под накоплением эффективно, поскольку приведенные расходы народного хозяйства, связанные с простоем под накоплением состава в 50 вагонов, составляют только 29,7 руб. на I ч, тогда как приведенные расходы, связанные с дополнительной переработкой I вагона, равны 4,46 руб., а 50 вагонов - соответственно 223 руб., т.е. в 7,5 раз дороже.

Структура грузопотоков с точки зрения имеющегося в них потенциала транзитности с учетом транспортного фактора (например, несоответствия веса отцравки груза и веса поезда) систематически меняется. Следовательно, вагонопотоки и грузопотоки являются двумя важнейшими компонентами перевозочного процесса, который в свою очередь является своеобразной динамической системой многих взаимосвязанных процессов, сливавшихся в единый процесс перемещения грузов в вагонах.

Рассмотрение динамической системы "грузопотоки-вагонопотоки" как единого технологического транспортного процесса с учетом специфики каждого из компонентов этой системы является основой обеспечения коренного улучшения проблемы организации вагонопотоков на железнодорожном транспорте на базе реализации максимально возможного по длине транзитного вагонного плеча, т.е. перемещения вагонопотоков с минимальным числом переработок в пути следования в поездах большого веса и длины на расстояния, близкие к величинам дальности перевозок грузов.

Технология перевозочного процесса в настоящее время не^полно--стыо отражает имеющиеся возможности повышения транзитности, что может быть разрешено путем введения поездов новых категорий, полнее учитывающих условия роста средней дальности перевозок и мощности грузопотоков. Формирование поездов транзитных категорий должно соответствовать принципу сокращения числа переработок вагонов как в пути следования, так и в пунктах прибытия, укрупнения групп вагонов по назначениям, вплоть до формирования поездов из вагонов одного назначения.

Такому принципу отвечает (в отличие от действующего - основанного на слиянии более дальних струй с более короткими, начиная со станций назначения, с целью получения более короткой, но мощной струи, отвечающей требованиям выделения в отдельное назначение) принцип организации перемещения струй вагонопотоков путем укрупнения групп вагонов попутных назначений на впередилежащих станциях, т.е; в зонах расположения головных станций, способствуя тем самым ускорению отправления недонакопившихся составов дальних потоков в попутном направлении. Каждая последующая попутная станция, получив потоки вагонов от предыдущей, приобретает дополнительную возможность ускорить отправление недонакопившихся составов попутных назначений, простаиваадих в ожидании прибытия очередных разборочных поездов. В свою очередь, наращивающиеся струи одного назначения будут накапливаться и, превращаясь в мощные струи, выделяться в отдельные назначения плана формирования, из которого будут формироваться поезда с вагонами на конечные для всех этих вагонов станции.

Выборочная проверка показывает, что более половины перерабатываемого вагонопотока может быть подвержена ускоренному перемещению именно таким путем, т.е. путем постоянного наращивания мощности попутных струй. Эффективность такого наращивания выявлена для всех практически встречающихся случаев - начиная от наименее загруженных нацравлений до направлений, насыщенных вагонопотоками.

Ежесуточно на сети число назначений вагонопотоков составляет порядка 6200'. Сюда входит порядка 1400 назначений, получаемых в результате расчета плана формирования на ЭВМ, причем все эти назначения относятся к категории сквозных, так как проходят хотя бы одну участковую станцию без переработки. Затем МПС выделяет еще: порядка 1000 участковых назначений между станциями, где по плану формирования, полученнов/вг с помощью ЭВМ, такие назначения не выделились! порядка 1750 сборных назначений; порядка 1650 вывозных и передаточных и порядка 400 порожняковых.

В настоящее время в действующем плане формирования из приведенных порядка 1400 сквозных назначений проходит без переработки одну и более сортировочных (опорных) станций всего около 400 назначений, т.е. фактически транзитные назначения из общего числа назначений составляют менее 6,5$, а из числа сквозных, участковых и порожняковых едва 14$. Последняя цифра полнее характеризует тран-зитность, к которой можно отнести лишь назначения, проходящие хотя бы одну из опорных станций без переработки. Если введение дополнительных назначений между участковыми станциями обязательно, то план формирования, рассчитываемый на ЭВМ, должен дать только транзитные назначения. Между тем две трети полученных назначений, сле-дувдих между ближайшими опорными станциями,искусственно причисляются к сквозным. В результате на практике переработке подвергается фактически каждый второй грузовой вагон, создаются трудности с перемещением поездопотоков, которые не предусматривались планом формирования.

Увеличение мощности попутных струй путем их наращивания за счет прибывающих вагонов этого же назначения создает эффективную предпосылку для формирования транзитных сквозных поездов, следующих на одну станцию назначения без переработки на ней для формирования новых сквозных поездов.

Если принять средний простой вагонов под накоплением 3,8 ч, а приведенные издержки народного хозяйства на I ч этого простоя 0,6 руб., то соответствующие расходы в целом по сети составят 840 млн .руб., из которых на долю эксплуатационных расходов железных дорог приходится 134 млн.руб. Наращивание струй, позволявдее сократить время накопления, например, на I ч, уменьшит указанные эксплуатационные расходы почти на 35 млн.руб.

Тяжелым бременем ложится на эксплуатационные расходы дробление вагонопотоков и увеличение числа назначений. Так, переработка состава, например, из 5 струй по 10 вагонов каждая на станции назначения, где остается только 10 вагонов, обходится в 282 руб. (приведенных). Формирование же новых назначений (сквозного и участкового) с учетом затрат на накопление и расформирование других поездов, в составах которых имеются вагоны попутного назначения, обходится, примерно, еще в 612 руб., т.е. всего 894 руб. Однако те же 50 вагонов, собранные путем наращивания попутных струй в районе головных станций (следовательно, не путем дробления, а укрупнения струй), позволяют экономить за счет уменьшения затрат на накопление и переработку 56,4 руб. (приведенных).

Поэтому иная картина наблюдается, когда струи объединяются в поезда на основе принципа общего назначения, то есть струи одного назначения в зонах головных станций объединяются, образуя один мощный поток, который не подвергается повторной переработке в пути следования (по принципу рек, когда исток и притоки образуют в начале мощный поток, текущий полноводно до устья). Такой подход отбывает новые перспективы в организации вагонопотоков. Собственно говоря, сама практика уже подвела близко к этому решению. Яркие примеры: создание крупных сортировочных станций - Орехово-Зуево и Бекасово в зонах скопления разрозненных вагонопотоков соответственно восточного и западного направлений.

Следует отметить, что стремление в расчетах плана формирования с довольно сложной машинной программой и математическим обеспечением, учесть кроме экономии вагоно-часов и другие факторы -путевое развитие станций, мощность маневровых средств, наличие механизированных горок и т.д.' - не является тем альтернативным решением, которого ждут на железных дорогах. Дело в том, что разница между полученным на ЭВМ и принятым (скорректированным) для реализации планом формирования не так уж велика (в пределах 15%). Но зато резко различны результаты принятого и реализованного на практике плана формирования (30-40%).

Альтернативным решением всей этой проблемы является создание мощных транзитных назначений (что приведет в свою очередь к созданию прочной базы для увеличения весов и длин транзитных поездов).

Такого положения можно достигнуть, если использовать потенциал транзитности, т.е. разницу между величиной дальности струй вагонопотоков и дальностью следования поезда, сформированного из назначений, сложившихся из этих струй. Этот потенциал можно в значительной мере реализовать наращиванием мощности попутных струй, обеспечением прибытия поездов части назначений без переработки их составов в пути следования на конечные для всех вагонов этого поезда станции. Он может быть определен как в процентном соотношении, так и в объеме переработки, а также в денежном выражении.

Вопросы дальнейшего повышения транзитности перевозок выявлены путем исследования структур грузопотоков и вагонопотоков, сопоставления результатов этих исследований между собой и с другими основными компонентами перевозочного процесса, что позволило разработать теоретические основы потенциала транзитности и обосновать расчеты повышения эффективности использования этого потенциала.

Теория вопроса базируется на сочетании материалов анализа фактического состояния процесса перемещения вагонопотоков в СССР и за рубежом и разработках с применением статистических методов, а также определения потенциала транзитности методом, названным динамическим прогнозированием.

Новыми являются следувдие положения: постановка вопроса о наличии потенциала транзитности вагонопотоков; рассмотрение перевозочного процесса на железнодорожном транспорте как многомерной динамической системы "грузопотоки-вагонопотоки"; выявление соотношений объемов грузопотоков и вагонопотоков, определявдих потенциал транзитности в указанных компонентах системы; обоснование повышения транзитности на основе применения метода, названного динамическим прогнозированием; моделирование процесса определения оптимального варианта при расчетах по выбору максимальных данных значений транзитности; разработка метода динамического прогнозирования транзитности (сокращенно ДИПРОТРАН), а также алгоритмов и данных машинных программ для расчетов по повышению уровня транзитности вагонопотоков для различных условий с применением ЭВМ ЕС; технико-экономические расчеты эффективности применения ДИПРОТРАНа для реализации имеющегося потенциала транзитности вагонопотоков.

Приведенные принципы и положения применены к той части вагонопотоков, которые поступают на технические (сортировочные и участковые) станции в результате распыления части отправительских и ступенчатых маршрутов, вагонопотоков, поступающих на эти станции разрозненно с пунктов погрузки малыми или большими группами и не являющихся внутридорожными потоками, т.е. промежуточного, но решающего звена всей многовариантной, многомерной и многофакторной системы организации вагонопотоков, системы, не имеющей в настоящее время математического решения.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Аветикян, Аршавир Аршавирович, 1982 год

1. Материалы совещательных съездов представителей служб движения русских железных дорог (I894-I9I5 гг.).

2. Маркова А.Н. Транспорт СССР и основные этапы его развития. М., "Наука", 1977.

3. Макарочкин А.М. Оптимизация развития пропускной способности линий. М., "Транспорт", 1969, 198 с.

4. Методические указания по определению лимитных цен на новые изделия, заказываемые цромышленностью для железнодорожного транспорта. М., "Транспорт", 1979, е.59-88.

5. Методические указания по определению экономической эффективности новой техники, изофетений и рационализаторских предложений на железнодорожном транспорте. М., "Транспорт", 1980, 144 с.

6. Петров А.П. План формирования поездов (опыт, теория, методичка расчетов). М., "Трансжелдориздат", 1950.

7. Платонов А.И. Взаимодействие процессов на сортировочных станциях. М., "Транспорт", 1955," 224 с.

8. Повороженко В.В., Орлова И.А. Повышение производительности грузового вагона. М., "Транспорт"; 1979.

9. Попов А.й. Расчет плана формирования одногруппных и групповых поездов методом направленного перебора вариантов. Труды МШТ, В 229. М. , "Транспорт", 1966.

10. Распределение и использование грузовых вагонов на железных дорогах США. М., "Трансжелдориздат", i960.

11. Реферативные журналы ВИНИТИ ПШТ СССР и АН СССР. I967-I98I гг.

12. Сметанин А.И. Техническое нормирование эксплуатационной работы железных дорог. М., "Транспорт", 1969.

13. Тихомиров И.Г., Сыцко П.А., Юшкевич Е.А., Невзоров A.B., Шульженко П.А., Грунтов П.С., Скоробогатько В.В. Интенсификация использования подвижного состава и перевозочной мощности железных дорог. М., "Транспорт", 1968.

14. Тулупов Л.П. Автоматизация планирования эксплуатационной работы. М., "Железнодорожный транспорт", 1977, № 9, с.41-43.28. "Транспортная система мира". Под редакцией С.С.Ушакова и Л.И.Василевского. Выпуск ИКТП. М., "Транспорт", 1971.

15. Труды ВНИМТа по вопросам эксплуатации железных дорог (19641981 гг.).

16. Труды вузов МПС, в которых освещались вопросы, связанные с организацией вагонопотоков на железнодорожном транспорте (I964-I98I гг.).

17. Угрюмов А.К. Неравномерность движения поездов. М., "Транспорт", 1968.

18. Экономический справочник железнодорожника, часть I. Под общей редакцией Б.И.Шафиркина, 1978, М., "Транспорт", 398 с.

19. Аветикян A.A. Развитие технической маршрутизации вагонопотоков резерв ускорения оборота вагонов. "Железнодорожный транспорт", 1964, № 2, М.

20. Аветикян A.A. Расчеты повышения транзитности вагонопотоков с использованием ЭВМ. "Вестник ЦНИИ", 1977, № 6, М.

21. Аветикян A.A. Использование возможностей повышения транзитности вагонопотоков в АСУЖТ. "Железнодорожный транспорт", № 6, 1977, М.

22. Аветикян A.A. Методика расчетов плана формирования поездов методом ДИПРОТРАН, "Организация движения и пассажирские перевозки", серия ЦНИИТЭИ МПС, № 6, 1977. М.

23. Аветикян A.A. Обоснование, модель и алгоритмы расчета на ЭВМ транзитности грузовых поездов, "Железные дороги мира", 1977, № 12, М.

24. Аветикян A.A. Эффективность повышения транзитности вагонопо-токов. "Железнодорожный транспорт", J6 10, 1979, М.

25. Аветикян A.A. Прогнозирование и реализация потенциала транзитности вагонопотоков, ВИНИТИ ГКНТ СССР и АН СССР. Итоги науки и техники. 1982. М., 26 с.

26. Аветикян A.A. Потенциал транзитности вагонопотоков (монография). "Транспорт", 1981, М., 192 с.