книги из ГПНТБ / Тихонов, К. К. Выбор оптимальных параметров эксплуатации железных дорог

[К. К. ТИХОНОЕ|

ВЫБОР

ОПТИМАЛЬНЫХ

ПАРАМЕТРОВ

ЭКСПЛУАТАЦИИ

ЖЕЛЕЗНЫХ

ДОРОГ

МОСКВА «ТРАНСПОРТ» 1974

вов. Приводятся алгоритм и основы про­ граммы расчетов на ЭВМ и рекоменда­ ции для практических условий.

Предназначена для научных и ин­ женерно-технических работников желез­ нодорожного транспорта. Рис. 75, табл. 39, библ . 53.

( £ ) И з д а т е л ь с т в о «Транспорт», 1974

ВВЕДЕНИЕ

Одна из характерных особенностей научно-технического прогресса на современном этапе — широкое внедрение в теорию и практику ав­

является роль науки как непосредственной производительной силы.

зования имеющихся мощностей, технических средств и наиболее рационального распределения капиталовложений . Управление про­ изводством переводится на научную основу, а современный уровень развития теории дает возможность решать более сложные комплекс­ ные задачи, оптимизируя производственный проц'е£с,"^(Гак| сложную систему, экстремальное состояние которой обеспечщается определен­ ным сочетанием многих параметров. Системдьде, прдхоа, к решению сложных проблем управления производствоМ'й е'г'о'развитием находит все более широкое применение на практике.

На железнодорожном транспорте важнейшей задачей становится

использования существующих технических средств д о л ж н а целесо­ образно сочетаться с системой капиталовложений, обеспечивающей наибольшую фондоотдачу. Одна из таких комплексных проблем экс­ плуатации и развития железных дорог и рассматривается в настоящей

возок, сочетания наиболее рационального использования существу­ ющих технических средств и наиболее эффективного их развития . В книге даны н а у ч н а я методика расчетов и анализ результатов:

совместного выбора на перспективу оптимального сочетания весо­ вых норм и ходовых скоростей грузовых поездов (одновременно с вы­ бором оптимальных длин станционных приемо-отправочных путей и параметров перспективных локомотивов);

3

1. Н А Р О Д Н О Х О З Я Й С Т В Е Н Н О Е З Н А Ч Е Н И Е О П Т И М А Л Ь Н О Й Э К С П Л У А Т А Ц И И

выполнение плана (в данном случае плана перевозок) с наименьшей

а сами перевозки в отдельных случаях могут и не требовать экономи­ ческой оптимизации технологических режимов работы. Однако в це­

Осуществление перевозочного процесса с минимальной затратой материальных и денежных средств, наиболее высокой эффективностью капитальных вложений — это научная и практическая проблема боль­ шой государственной важности . Организация транспортного процесса в оптимальном режиме д о л ж н а обеспечивать наряду с регулярной и бесперебойной доставкой по назначению грузов и пассажиров мини­ мальные транспортные затраты . Решение любых теоретических и прак­ тических задач технологии и организации перевозочного процесса требует комплексного учета всех определяющих его технических, орга­ низационных и экономических факторов.

В народнохозяйственном аспекте эффективность работы железно­ дорожного транспорта определяется удельными величинами основных фондов, эксплуатационных расходов и отвлеченных на процесс транс­ портировки грузов оборотных средств (стоимость грузовой массы). Удельные (как суммарная стоимость основных фондов железных дорог и грузовой массы, находящейся в процессе транспортировки, так и

ную эффективность работы железнодорожного транспорта. Несмотря на это, снижение народнохозяйственных затрат на осуществление пере­ возочного процесса — одна из основных проблем дальнейшего совер­ шенствования работы железнодорожного транспорта. Оптимизация перевозочного процесса (лучшее использование технических средств и

способствовать еще большему снижению затрат на единицу перевозоч­ ной работы.

5

Об огромных возможностях повышения экономической эффектив­ ности работы железнодорожного транспорта свидетельствуют потери, которые несет народное хозяйство от диспропорций в развитии и экс­ плуатации ряда направлений не в оптимальном режиме. Эти факторы, влияющие на потери, условно разделены на три группы:

(. Отставание развития транспортных средств от потребного по объему перевозок уровня и эксплуатация дорог не в оптимальном режиме:

недостаточная длина станционных приемо-отправочных путей; перевозки кружным путем из-за недостатка пропускной способ­

ности; эксплуатация загруженных однопутных участков, которые эко­

номически выгодно перевести в двухпутные (эксплуатационные потери на остановках д л я скрещений);

отставание в развитии сортировочных станций от уровня их за­ грузки (задержки поездов на подходах, дополнительная переработка вагонов в пути из-за невозможности реализации оптимальных планов формирования, дополнительная задержка и сортировка вагонов из-за недостаточной мощности горок, развития сортировочных парков, задержки начала формирования составов и др . );

недостаточная мощность энергоснабжающих устройств (снижение скорости, потери пропускной способности); недостаточное развитие ремонтной базы локомотивов (задержки локомотивов в ремонте, сниже­ ние надежности эксплуатации после ремонта, удорожание ремонта);

6

III.Некомплексное развитие единой транспортной сети:

нерациональные перевозки на железнодорожном транспорте (вмес­ то речного);

короткопробежнке перевозки (вместо автомобильного транспорта); перевозка нефтепродуктов в цистернах вместо трубопроводов; недостаточное развитие контейнерных перевозок. Ориентировочно ежегодные потери от первой группы факторов

достигают 545 млн. руб. и от второй — 785 млн. руб. Только от не­ правильно выбранных весовых норм и неоптимальной расстановки тяговых средств ежегодные потери составляют 50—60 млн. руб. в год. Устранение диспропорций в развитии железнодорожного тран­ спорта и единой транспортной сети может снизить по самым ориенти­ ровочным подсчетам годовые затраты на 1,2—1,5 млрд. руб. Значи­ тельные трудности в рациональном построении перевозочного про­ цесса вызывают диспропорции в развитии и техническом оснащении отдельных направлений, станций и грузовых пунктов:

соотношения наличной и потребной пропускной и провозной спо­ собностей направлений, особенно однопутных;

объема перевозок и потребного для его освоения количества по­ движного состава;

мощности тяговых средств и существующих длин станционных при- емо-отправочных путей;

уровней пропускной и провозной способностей сопряженных же­ лезнодорожных линий;

мощности вагонопотоков и перерабатывающей способности сорти­ ровочных станций;

объема, темпа грузовых операций и технического оснащения грузо­ вых пунктов и подъездных путей;

неравномерности перевозочного процесса и резервов для ее сгла­ живания;

ограничения возможного повышения скоростей по мощности тяги, состоянию верхнего строения пути, динамической прочности подвиж­ ного состава, мощности тормозов.

Эти диспропорции вызывают необходимость изыскивать особые способы и приемы их преодоления, так маневрировать резервами и са­ мим перевозочным процессом, чтобы при всех условиях потребность народного хозяйства в перевозках грузов и пассажиров была удовлет­ ворена.

Перевозочный процесс на транспорте — с момента поступления груза к отправлению до выдачи получателю в пункте назначения —

ленного управляемого процесса, физическое состояние которого не­ прерывно меняется, а решение заключается в максимизации исполь­ зования ресурсов и прежде всего провозной способности и минимиза­ ции перевозочных затрат. В этом смысле перевозочный процесс — большая система, состояние которой определяется множеством сложно связанных между собой факторов, нормативов, исходных данных,

7

производственным процессом, в группу задач особо сложных нелиней­ ных транспортных (на сети или полигоне), н а л о ж е н о большое коли­ чество постоянных и переменных (в последнем случае линейных и не­ линейных) ограничений.

Создать достаточно полную математико-экономическую модель пе­ ревозочного процесса и тем более глобально оптимизировать ее по всем независимым переменным на данном этапе невозможно из-за недоста­ точного исследования, если и изученных по существу, то во многих элементах еще математически не формализованных взаимосвязей от­ дельных явлений, составляющих систему, сложности выражения огра­ ничений даже на отдельных, условно изолированных разомкнутых и замкнутых полигонах, а не на всей сети железных дорог, и технической необозримости такой задачи во всех ее аспектах с достаточной дета­ лизацией.

Системный подход к проблеме требует прежде всего выявления па­ раметров состояния и управления системой или условно замкнутой под­ системой, изучения и формализации их внутренних структурных взаи­ мосвязей, функций, ограничений, критерия и сведения всех этих дан­ ных в математическую модель — развернутое выражение критериаль ­ ной функции или функционала . Эта методика исследования и положена в основу выбора оптимальных весовых норм и ходовых скоростей гру­ зовых поездов и оптимальной длины станционных приемо-отправочных путей и параметров тяговых средств в перспективе. В исследовании отдельных аспектов этой проблемы использованы к а к детерминиро­ ванные, так и стохастические, как дискретные, т а к и непрерывные зависимости.

2. Ц Е Л И И С П О С О Б Ы И С С Л Е Д О В А Н И Я

В задачах оптимизации развития производства, решаемых спосо­ бами исследования операций, различают группы целей: стратеги­ ческих, заключающихся в поиске общих путей решения проблемы, и тактических — в количественном определении параметров управления производством в тех или иных условиях .

Группа стратегических целей данного исследования — разработка принципов построения методики и модели расчетов, изучение и форма­

состояние элементов подсистемы, величин и нормативов, дающих возможность количественных решений, — имеет общее значение д л я

8

установление и формализацию взаимосвязи различных факторов, определяющих физическое и экономическое состояние системы или ее элементов;

методы и способы количественного решения условно независимых или групповых задач.

Все это, по существу, теоретические основы решения проблемы. Значимость и применимость их к конкретной действительности выхо­

в данной и смежных системах и подсистемах и имеют поэтому самостоя­ тельное значение.

Детализация стратегических целей [41, [ 5 ] , 140] сводится к необ­ ходимости аналитически и количественно определить зависимости величины критерия от параметров управления подсистемой или ее эле­ ментами и внутренние функциональные, а именно между:

техническими параметрами, определяющими физическое состояние исследуемой подсистемы перевозочного процесса, — весовыми нормами и средними д л я них весами поездов при заданном распределении поезд­ ных погонных нагрузок, ходовой и участковой скоростями движения при заданной мощности тяговых средств; технической характеристи­ кой линии и размерами движения; установившейся скоростью на рас­ четном подъеме и средней ходовой скоростью на всем участке; весом,

тратами на перевозки и весом, скоростью, размерами движения поездов, мощностью тяговых средств, техническим оснащением линии и др . ; экономическими показателями (нормативами) и различными пара­

уровня наивыгоднейшей ходовой скорости в динамичной системе расчетов при переменных значениях расчетной поездной погонной нагрузки, длины станционных приемо-отправочных путей и мощности тяговых средств;

наивыгоднейших расчетных поездных погонных нагрузок в стоха­ стической системе их распределения;

наивыгоднейшего сочетания весовых норм и ходовой скорости гру­ зовых поездов в перспективе при переменных значениях длины стан­ ционных приемо-отправочных путей и параметрах тяговых средств; наивыгоднейшего удлинения станционных приемо-отправочных

путей при заданных и переменных параметрах тяговых средств. Системный подход к решению многоцелевой задачи методами ис­

следования операций требует установить степень общности целей и возможности сведения их к единой цели, учитывая возможное протк-

9