Взаимодействие объектов станции между собой и с прилегающими участками

 

При обсуждении проблем взаимодействия часто говорят о системе, системном подходе, системном анализе.

Система. Различных определений понятия «система» - десятки. Общим в них является то, что о системе говорят как о множестве, между элементами которого имеются связи.

Системный подход — направление методологии исследования, в основе которого лежит рассмотрение объекта как целостного множества элементов в совокупности отношений и связей между ними, то есть рассмотрение объекта как системы. Системный анализ. По определению действительного члена Российской академии наук Н.Н.Моисеева: "Системный анализ - это дисциплина, занимающаяся проблемами принятия решений в условиях, когда выбор альтернативы требует анализа сложной информации различной физической природы".

Основоположниками системного подхода являются: Л. фон Берталанфи, А. А. Богданов, Г. Саймон, П. Друкер, А. Чандлер.

Основные определения системного подхода

Система — совокупность элементов и связей между ними.

Структура — способ взаимодействия элементов системы посредством определенных связей (картина связей и их стабильностей).

Процесс — динамическое изменение системы во времени.

Функция — работа элемента в системе.

Состояние — положение системы относительно других её положений. Состояние системы определяется состоянием всех ее элементов.

Системный эффект — такой результат специальной переорганизации элементов системы, когда целое становится больше простой суммы частей.

Структурная оптимизация — целенаправленный итерационный процесс получения серии системных эффектов с целью оптимизации прикладной цели в рамках заданных ограничений.

Основные принципы системного подхода

Целостность, позволяющая рассматривать одновременно систему как единое целое и в то же время как подсистему для вышестоящих уровней.

Иерархичность строения, то есть наличие множества элементов, организованных на основе подчинения элементов низшего уровня элементам высшего уровня. Реализация этого принципа хорошо видна на примере любой конкретной организации. Как известно, любая организация представляет собой взаимодействие двух подсистем: управляющей и управляемой. Одна подчиняется другой.

Структуризация, позволяющая анализировать элементы системы и их взаимосвязи в рамках конкретной организационной структуры. Как правило, процесс функционирования системы обусловлен не столько свойствами её отдельных элементов, сколько свойствами самой структуры.

Множественность, позволяющая использовать множество кибернетических, экономических и математических моделей для описания отдельных элементов и системы в целом.

Организация. Системообразующая функция.

Сложная система. Система, состоящая из множества взаимодействующих составляющих (подсистем), вследствие чего сложная система приобретает новые свойства, которые отсутствуют на подсистемном уровне и не могут быть сведены к свойствам подсистемного уровня.

Наличие механизма поддержания жизненно важных параметров на определенном уровне.

Границы системы. Целостность системы и ее "отделенность" от окружающего мира обеспечиваются тем, что взаимосвязи внутри системы существенно сильнее, чем связь какого-либо ее элемента с любым элементом, лежащим вне системы. Здесь наиболее важны связи управления.

 

Объекты и показатели взаимодействия

Станция — сложная система, в которой тесно взаимодействуют составляющие ее элементы (объекты): парки, сортировочные гор­ки, вытяжные пути. В то же время станция является подсистемой (элементом) системы более высокого порядка — железнодорожного узла, участка, направления. Из общей теории систем известно, что свойства системы зависят от свойств и состояния ее частей (элемен­тов), которые взаимосвязаны, взаимодействуют и взаимозависимы. Для успешной работы системы необходимо, чтобы каждый ее эле­мент функционировал в определенном, заданном режиме.

Для железнодорожной станции как системы необходимо опреде­лять условия, которым должен удовлетворять каждый ее элемент, чтобы режим работы станции был устойчивым. Таким режимом для станции можно считать тот, при котором обеспечиваются беспре­пятственный прием, расформирование, формирование и отправле­ние поездов.

Взаимодействие элементов в системе характеризуется качествен­ными и количественными показателями. Качественная сторона вза­имодействия определяется такими показателями, как равномер­ность, ритмичность, поточность.

Равномерным называют процесс, когда события (прибытие, от­правление поездов, накопление составов) наступают через одина­ковые промежутки времени.

Ритмичной называют работу, при которой моменты наступления событий согласованы по времени с их обслуживанием, т.е. отсутству­ет время ожидания операции (обработки).

 

Поточность обработки поездов и вагонов характеризуется отсут­ствием (уровнем) повторности (операций, переработки), а также возвратности передвижений.

Чем ближе происходящие на станции процессы к равномерным, ритмичным и поточным, тем лучшие условия создаются для взаи­модействия всех элементов и обеспечения устойчивой работы стан­ции. При этом обеспечиваются условия для более рационального использования технических средств и подвижного состава. Отпа­дает необходимость в содержании резервных (избыточных) мощ­ностей, создаваемых для погашения неравномерности в объемах работы.

Количественные показатели взаимодействия характеризуют (оп­ределяют) два основных понятия: технологический интервал и темп.

 

Технологический интервал — это время t, затрачиваемое на выпол­нение одной операции, или интервал J времени между двумя одно­родными событиями. Так, в технологической цепочке по переработке вагонопотоков на сортировочной станции можно выделить следующие технологические интервалы, определяемые в минутах:

- J _пр, J _н, J _от — средний интервал времени между моментами, соответ­ственно, прибытия на станцию поездов в расформирование, окон­чания накопления составов и отправления поездов своего форми­рования;

- t _пр, t _ф, t _от — среднее время на выполнение технологичес­ких операций, соответственно, по прибытию, на формирование состава и по отправлению поезда;

- t _г — горочный технологический интервал — среднее время занятия сортировочной горки расформи­рованием одного состава.

Темп — это число операций, выполняемых в единицу времени, т.е. величина, обратная технологическому интервалу:

 

и .

 

Из анализа взаимосвязей на можно выделить следующие три основные фазы процесса переработки вагонов на станции:

- прибытие и расформирование;

- накопление и формирование поездов, включая перестановку их в парк отправления;

- обработка и отправление поездов.

 

Каждой фазе присущи свои показатели и условия взаимодействия.

 

 

Рис. 1 Взаимодействие объектов станции между собой и с прилегающими участками

 

В первой фазе (прибытие и расформирование) взаимодействуют при­легающие участки, парк приема и сортировочная горка (или вытяжной путь на безгорочной станции). Для обеспечения устойчивой работы станции в этой фазе должны соблюдаться следующие условия.

Темп обработки поездов работниками ПТО, ПКО и СТЦ в парке приема должен быть не ниже темпа их прибытия в расформирование:

(1)

где

Б_пр ­ - число бригад ПТО (ПКО или СТЦ), одновременно работающих по операции, определяющей время на обработку состава по прибытию t _пр;

- расчетный интервал прибытия поездов в расформирование, принимаемый равным полусуме среднего и минимального интервалов прибытия поездов.

Если условие (1) не выполняется, то прибывающие поезда ста­вят в очередь на обработку, пути парка приема заполняют этими по­ездами и прием поездов на станцию оказывается невозможным.

Чтобы не допустить такие последствия, необходимо либо повы­сить темп обработки составов в парке приема, либо снизить темп прибытия поездов в расформирование.

Регулирование подвода поездов (темпа прибытия) — решение, связан­ное с неизбежными издержками в перевозочном процессе, и приме­няется оно лишь в экстремальных (аварийных) ситуациях.

Повышение темпа обработки состава возможно как за счет уве­личения числа групп в бригадах ПТО (ПКО или СТЦ), что приводит к сокращению времени t _пр на обработку состава, так и за счет увели­чения числа этих бригад Б_пр.

Темп расформирования составов должен быть не ниже темпа их обработки бригадами ПТО, ПКО, СТЦ в парке приема.

 

При расформировании составов на горке это условие представляется выражением

 

(2)

а для безгорочных станций

(3)

где

- - горочный технологический интервал, мин;

- - число одновременно работающих локомотивов на расформировании поездов на вытяжных путях;

- - среднее время расформирования состава одним локомотивом.

Сопоставляя выражения (1), (2), (3) и принимая, что число бригад Б не лимитировано, получим условие рационального взаи­модействия процессов прибытия и расформирования поездов: для станции с сортировочной горкой

(4)

для безгорочной станции

(5)

Эти условия формулируются так: темп расформирования поездов должен быть не ниже темпа прибытия их на станцию. Невыполне­ние этого условия ведет к тому, что прибывающие поезда в парке приема попадают в очередь на расформирование, пути парка запол­няются нерасформированными составами и прекращается прием поездов. Восстановить нормальное взаимодействие процессов мож­но, увеличив темп расформирования составов, т.е. сократив величи­ны горочного технологического интервала.

При этом чтобы гарантировать устойчивую переработку вагонов в условиях неравномерности движения, величину t_г, мин, следует определять из технически рационального уровня загрузки горки g_г:

 

где

- суммарное время занятия (перерывов в работе) горки операциями, не связанными с расформированием поездов;

- число поездов, прибывающих в расформирование за сутки.

Величина зависит от соотношения наличной пропускной способности парка приема и перерабатывающей способности горки (вытяжных путей) и определяется расчетом. В среднем для ориентировочных расчетов можно принимать

Во второй фазе (накопление вагонов и формирование поездов) должны соблюдаться следующие условия взаимодействия.

Темп формирования составов должен быть не ниже темпа их накопления:

(7)

где

- ­ - число маневровых локомотивов, одновременно работающих на формировании поездов;

- - средняя продолжительность формирования состава и перестановки его в парк отправления;

- - расчетный интервал накопления составов, принимаемый равным полусумме среднего и минимального интервалов между моментами окончания накопления составов на путях сотировочного парка.

Несоблюдение условия (7) ведет к излишним простоям вагонов в сортировочном парке в ожидании формирования составов. В ре­зультате сортировочные пути заполняются накопленными состава­ми, что может привести к прекращению роспуска составов с горки.

Для выполнения условия (7) необходимо повысить темп фор­мирования поездов. Это может быть достигнуто посредством при­менения более производительных способов маневров или передачи части работы по формированию поездов на горку, что приведет к сокращению величины , или вводом на формирование дополни­тельного маневрового локомотива (увеличение ).

Темп обработки поездов в парке отправления бригадами ПТО, ПКО и СТЦ должен быть не ниже темпа их формирования:

 

(8)

где - число бригад ПТО, ПКО или СТЦ, одновременно работающих по операции, определяющей время на обработку состава в парке отправления.

При невыполнении условия (8) составы поездов будут занимать пути парка отправления в ожидании обработки и переставлять сфор­мированные составы из сортировочного парка будет некуда. Пре­кратится формирование поездов, а в итоге — и роспуск составов с горки. Для повышения темпа обработки поездов в парке отправле­ния может быть увеличено число групп в бригадах, что приведет к сокращению времени на обработку поездов, или потребуется до­полнительная бригада работников по операции, определяющей про­должительность обработки (ПТО, ПКО или СТЦ).

В третьей фазе переработки вагонопотоков (обработка и отправ­ление поездов) взаимодействуют парк отправления и прилегающие участки. Условия взаимодействия здесь определяются с учетом уста­новленного порядка вывоза поездов со станции.

Если поезда отправляют со станции по мере их готовности, то должно соблюдаться следующее условие: темп отправления поездов своего формирования должен быть не ниже темпа их обработки бри­гадами ПТО, ПКО и СТЦ:

(8)

где - расчетный интервал отправления поездов своего формирования, определяемый по формуле:

(10)

где

- резерв ниток графика, обеспеченных локомотивами (в среднем );

- число отправляемых поездов за расчетный период.

Если же существует ограничение по числу ниток графика и поез­да должны быть отправлены по каждой нитке, то должно соблюдаться условие

(11)

 

т.е. темп обработки составов в парке отправления должен быть не ниже темпа отправления поездов своего формирования.

При этом принимают равным полусумме среднего и мини­мального интервалов между моментами отправления поездов.

При соблюдении условий рационального взаимодействия во всех фазах переработки вагонопотоков обеспечивается устойчивая рабо­та станции по приему и отправлению поездов.