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

г. В З А И М О С В Я З Ь В Е С О В Ы Х Н О Р М

Если параметры распределения заданы непрерывной зависимостью

р0, а + оо на р т а х .

При распределении по нормальному закону (рис. 10) математи­

П р и н я в математическое ожидание соответствующим средневзвешен­ ному значению р* , а пределы изменения (вариационный размах)

60

Рис. 10. Теоретическое распределе­ ние поездных погонных нагрузок по нормальному закону:

Ро

Среднеквадратичное отклонение при аппроксимации распределения поездных погонных нагрузок нормальным законом с допустимой схо­ димостью по одному из критериев (Пирсона, Колмогорова, Романов­ ского и др.), как показано на рис. 11, находят из выражения

Рис . 11. Теоретическое сглаживание эмпирического распределения поездных по­ гонных нагрузок нормальным законом с проверкой сходимости по критерию Пирсона:

М[р]=р*-4,366 т/пог.м; 6р=0,4476 т/пог. М; х2 -8,694 и рх2 =0,649>0, 05

61

кретном (см. рис. 8), так и при непрерывном (см. рис. 10) распреде­

4. О П Т И М А Л Ь Н Ы Е Р А С Ч Е Т Н Ы Е П О Е З Д Н Ы Е П О Г О Н Н Ы Е Н А Г Р У З К И

Расчетная поездная погонная нагрузка рх как независимая пере­ менная принимает любое значение в пределах заданного вариацион­ ного размаха от р0 до р т а х . Воздействие ее на физическое состояние исследуемой подсистемы проявляется через весовую норму и соот­ ветствующий ей средний вес поездов, определяющий потребную про-

62

пускную способность, а при заданных параметрах тяговых средствеще и ходовую скорость, а значит наличную пропускную и провозную способность. Расчетная поездная погонная нагрузка определяет по­ этому и технически необходимые сроки осуществления мероприятий этапного усиления мощности линии.

Сочетание переменных значений расчетной поездной погонной на­ грузки, степени удлинения станционных путей и ходовой скорости при переменных параметрах тяговых средств функционально опреде­ ляет необходимые касательную мощность, сцепной вес и стоимость локомотива. Через весовую норму и средний вес поездов расчетная поездная погонная нагрузка влияет и на величину критерия под­ системы.

При заданных параметрах тяговых средств зависимость провозной способности линии и приведенных перевозочных затрат от расчетной поездной погонной нагрузки определяется воздействием на соответ­ ствующие критерии подсистемы одних и тех ж е факторов. Так ходовая скорость для всего поездопотока определяется весовой нормой, а этой норме соответствует не весь поездопоток, а только определенная часть его — полновесные поезда. Вес остальных полносоставных поездов ниже нормы.

Средний вес поездов, определяющий размеры движения, связан с весовой нормой так, что после некоторого уровня дальнейшее увели­ чение последней дает все меньший и меньший прирост среднего веса,, а значит все меньше и меньше снижаются размеры движения (потреб­ ная пропускная способность). В результате после некоторого уровня дальнейшее повышение весовых норм ведет лишь к снижению ходовой скорости, средний ж е вес поездов изменяется мало. Это обстоятельство и приводит к тому, что как максимум провозной способности, так и минимум перевозочных затрат достигаются хотя и при разных, но определенных весовых нормах, которые, как правило, меньше макси­ мально возможных по длине станционных приемо-отправочных путей и наибольшей погонной нагрузке подвижного состава. Вывод этот оченьважен д л я теории и практики эксплуатации железных дорог, так как отвергает широко принятую систему расчета наличной провозной спо­ собности линий по весовым нормам, а не по среднему весу поездов и обеспечивает ее действительно максимальный уровень.

Методика, алгоритм и программа расчетов поездной погонной нагрузки по экономическому критерию на ЭВМ «БЭСМ-4» разработаны Научно-исследовательской лабораторией движения М И И Т [28]. П р а к ­ тику обработки исходных данных, характеризующих состав грузо­ потока и структуру вагонного парка, для определения параметров перспективной эксплуатации железных дорог в оптимальном режиме покажем на конкретном примере.

Пример. Определим оптимальную расчетную и средневзвешенную поездные погонные нагрузки для следующих условий: линия однопутная, тяга тепловоз­ ная ТЭЗ или ТЭ10Л в двух секциях, длина станционных приемо-отправочных путей 720 м, размеры пассажирского движения 5 пар поездов в сутки, тип про­ филя пути 111 б по характеристике МИИТа с крутизной расчетного подъема 9»/0 о- Состав грузопотока, структура вагонного парка и степень его использования при­ ведены в табл. 5.

63.

Т а б л и ц а 5

Состав грузопотока, вагонного парка и степень его использования (исходный общий грузопоток 11 млн. т нетто в год)

ческие

Р е ш е н и е . Принимая с некоторой условностью грузопоток маршрутизи­ рованным, по формулам (17) и (18) рассчитываем для каждого рода груза и типа вагонов погонные нагрузки нетто р н е т и брутто рдр , а затем средневзвешенные значения рН ет и рбр и на их основе размеры движения и частости по следующим формулам:

средний вес поезда нетто Qtj (для рода i маршрутизированного грузопотока и типа /' вагонов, в которых перевозится данный груз)

\ Рбр

астости условной гистограммы

2 »«)

где к — количество типов вагонов, которыми осваивается грузопоток /.

64

Окончательные результаты расчетов следующие:

потока

66

Расчеты оптимальных параметров эксплуатации железных дорог следует вести затем в двух вариантах: при оптимальных расчетных поездных погонных нагрузках как по провозной способности, так и по перевозочным затратам. В качестве конечного выбирают решение, обеспечивающее глобальный оптимум системы, т. е. наименьшие при­ веденные суммарные затраты на освоение растущих перевозок и раз ­ витие мощности линии за один и тот ж е в обоих вариантах срок сум­ мирования (наибольший технически необходимый срок отдаления работ для полного завершения перевода однопутной линии в двухпутную в одном из рассматриваемых вариантов). Если же расчетная поездная погонная нагрузка принята переменной во всем возможном диапазоне изменения, то предварительной оптимизации ее ни по какому локаль ­ ному критерию не требуется: наивыгоднейший и в техническом отно­ шении и в итоге экономический уровень ее определится глобальным экстремумом системы.

ной системой. Если при этом расчетная поездная погонная нагрузка не выступает в качестве независимой переменной, то она может быть зада­ на на отдельно найденном по той ж е методике и программе в статичной системе расчетов [28] уровне локального оптимума. Критерий опти­ мизации при этом один: приведенные перевозочные затраты, так к а к в этих условиях зависимость провозной способности линии от уровня

68

средств для четырех типичных групп распределения поездных погонных нагрузок [28]. Результаты эти во многом определены нормативами и

на двухпутных (экономически выгодны более высокие весовые нормы). В дальнейших расчетах параметров оптимальной эксплуатации желез­ ных дорог найденные подобным образом оптимальные расчетные и средние для них поездные погонные нагрузки использованы в качестве исходной информации.

5. З А В И С И М О С Т И О П Т И М А Л Ь Н О Й Р А С Ч Е Т Н О Й П О Е З Д Н О Й П О Г О Н Н О Й Н А Г Р У З К И О Т Х О Д О В О Й С К О Р О С Т И

Хотя расчетная поездная погонная нагрузка р х и ходовая скорость грузовых поездов vx в данном исследовании и приняты в качестве не­ зависимых переменных, между ними и при переменных параметрах тяговых средств существует определенная зависимость. Выявление и формализация этой зависимости существенно облегчат решение пос­ тавленной задачи. Расчеты ведут по той ж е методике и программе [28], что и определение значений оптимальных расчетных поездных погон­ ных нагрузок. В качестве исходных использованы технико-экономи­

Более точно выявить уровень оптимальной ходовой скорости можно, если зависимости эти представить в других осях координат (рис. 18). Здесь уровень оптимальной ходовой скорости для каждого значения расчетной поездной погонной нагрузки (показано стрелками) прояв­ ляется четче и ясно видно, что, во-первых, он практически сравни­ тельно мало зависит от величины расчетной поездной погонной на­ грузки (малая теснота связи), и во-вторых, лежит действительно в пре­

69