книги из ГПНТБ / Шабалин Н.Н. Оптимизация процесса переработки вагонов на станциях

Н. Н. ШАБАЛИН

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ПЕРЕРАБОТКИ ВАГОНОВ

НА СТАНЦИЯХ

МОСКВА

« Т Р А Н С П О Р Т » 1973

Л ?

/*S*<)S)X~' Оптимизация процесса переработки вагонов на стан- /гС/СЛУ циях. Ш а б а лии Н. Н. Изд-во «Транспорт», 1973, с.

184.

В книге изложены вопросы количественной взаи­ мосвязи между параметрами основных устройств сор­ тировочных станций и показателями технологии пере­ работки вагонов. Для решения основных задач при­ менены закономерности теории вероятностей и ее при­ кладного раздела — теории массового обслуживания, а также метода статистического моделирования. В ос­ нову расчетов положены .не просто средние значения взаимодействующих величин, а законы их распреде­ ления и их числовые характеристики.

Последовательно рассмотрены эксплуатационноэкономические требования к параметрам путевого раз­ вития станций и .маневровых устройств, при которых обеспечиваются наилучшие условия комплексного ис­ пользования постоянных устройств станций и подвиж­ ного состава. На основе зависимостей технологических показателей работы от мощности технического осна­ щения станций предложена методика расчета време­ ни нахождения на станции транзитных вагонов с пе­ реработкой, позволяющая не только нормировать, ана­ лизировать и корректировать норму простоя, но и це^ лесообразно намечать пути к сокращению простоя ва­ гонов.

Книга рассчитана на инженерно-технических и научных работников железных дорог, студентов тран­ спортных учебных заведений, а также работников орга­ низаций, связанных с проектированием транспортных устройств. Рис. 51, табл. 8, библ. 24.

С ) Издательство «ТРАНСПОРТ» 1973 г.

Гл а в а 1

ОС Н О В Н Ы Е понятия

ТЕ О Р ИИ М А С С О В О Г О О Б С Л У Ж И В А Н И Я

ИСТАТИСТИЧЕСКОГО

МО Д Е Л И Р О В А Н И Я

1.ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

многих областях деятельности возникают задачи коли­ чественной оценки процесса взаимодействия между по­ током требований и их обслуживанием. Задачи теории массового обслуживания заключаются в разработке математических методов для нахождения основных ха­ рактеристик процесса обслуживания и оценки показа­ телей эффективности функционирования обслуживаю­ щей системы. При этом применяется ряд обобщаю­ щих понятий, не связанных с конкретным физическим процессом, позволяющих получить общие для различ­ ных условий выводы. Так, под понятием «требование» подразумевается любой объект, требующий выполне­ ния каких-либо операцийПод понятием «обслужива­ ние» подразумеваются все операции или действия, ко­ торые 'Необходимо выполнить с поступившим требова­ нием-

Требования и виды обслуживания могут быть самыми разнообразными, например: прибывающие поезда надо обработать или расформировать, накапливающиеся со­ ставы надо сформировать, яри-шедшим в товарную кон­ тору клиентам надо оформить грузовые документы, прибывающим на вокзал пассажирам надо продать билеты, поступающие в ремонт вагоны надо отремонти­ ровать и т. д.

5

При однолинейных системах требования могут по­ ступать только на один обслуживающий аппарат (или устройство), а при многолинейных системах требование может быть обслужено любым из нескольких обслужи­ вающих аппаратов, который в данный момент свободен.

билеты на любой поезд. При этом пассажир будет брать билет в любой кассе, где нет очереди. Но если кассы спе­ циализированы по направления*!, то уже имеем несколь­ ко однолинейных систем обслуживания. Пассажир мо­ жет быть обслужен только в кассе его направления, хо­ тя кассы других направлений и будут свободны. Сорти­ ровочная горка на станции является однолинейной си­ стемой, ибо поезда могут быть расформированы только на одной горке. Если применяется параллельный рос­ пуск составов, то в этом случае будут две однолинейные системы — одна для поездов четного направления, а другая для поездов нечетного направления.

Системы массового обслуживания могут быть с отка­ зами (с потерями) и с ожиданием. В системах массового обслуживания с отказами требование, поступившее в период занятости обслуживающего устройства, получа­ ет отказ н теряется. Например, требование на телефон­ ные переговоры в период занятости АТС получает отказ, теряется для этой обслуживающей системы. В системах с ожиданием поступившее требование в период занято­ сти обслуживающего устройства будет ожидать, пока не освободится устройство для его обслуживания. Приме­ рами систем массового обслуживания с ожиданием яв­ ляются большинство транспортных процессов. Прибыв­ ший на станцию поезд будет ожидать, пока не освобо­ дится горка для его расформирования. Если в сортиро­

дать, пока не освободится локомотив для его подформирования и выставки в парк отправления.

Очереди требований в ожидании обслуживания могут •быть с приоритетом и без приоритета. Например, уско­ ренные поезда имеют приоритет в обработке перед гру­ зовыми поездами, самолеты, идущие на посадку, имеют приоритет в занятии взлетно-посадочной полосы перед самолетами, которые взлетают, и т. д.

6

Системы обслуживания могут быть однофазными и многофазными. В последнем случае обслуживание состо­ ит из ряда последовательных операций,(фаз). Однофаз­ ной является система продажи билетов на вокзале. Мно­ гофазным является процесс переработки вагонов на стан­ ции, состоящий из операций, последовательно выполня­ емых в парке прибытия, на горке, в сортировочном пар­ ке и на путях отправления. Многофазным является и процесс приема груза к перевозке, приобретение покупки в магазине, ремонта локомотивов, проезд на работу го­ родскими видами транспорта и т. д.

Элементами любой системы массового обслуживания являются: входящий поток требований, устройства об­ служивания (линии, каналы), очереди требований, ожи­ дающих обслуживания, выходящий поток обслуженных требований.

Сортировочные станции можно рассматривать как системы обслуживания с ожиданием, большинство из ко­

для выполнения операций с требованиями определенного назначения, а также по условиям неполнодоступности. Так, для накопления вагонов в сортировочном парке имеется несколько сортировочных путей, но вагон мо­ жет следовать только на один специализированный путь для данного назначения. На вытяжных путях могут ра­ ботать несколько маневровых локомотивов, т. е. несколь­ ко обслуживающих устройств для лодформирования и выставки составов на пути отправления. Однако не­ сколько одновременно накопившихся составов на путях одной вытяжки, как правило, могут быть обслужены только одним локомотивом данной вытяжки, хотя локо­ мотив соседней вытяжки будет свободен, так как по ус­ ловиям враждебности маршрутов здесь имеет место неполнодоступная система. В отличие от этого несколько бригад для технического осмотра являются многолиней­ ной системой обслуживания, так как состав осматрива­ ется любой свободной бригадой без всякого ограниче­ ния.

Многофазный процесс переработки вагонов целесо­ образно разделить на несколько частей, с исследованием каждой из них как однофазной системы обслуживания.

7

Можно выделить три основные группы. Первой являет­ ся система «парк прибытия — горка», где входящим потоком требований является прибытие поездов в расфор­ мирование, а основным обслуживающим устройством — сортировочная горка. Перед горкой имеется накопитель требований в виде парка прибытия. Второй является си­ стема «сортировочный парк — вытяжки формирования». Входящим потоком требований здесь будут составы, на­ капливающиеся на сортировочных путях, а обслуживаю­ щими устройствами — локомотивы, которые должны осу­ ществлять подформирование составов и выставку их на пути отправления. Третья — это система «парк отправ­ ления — выходные участки». Поток требований выража­ ется в виде составов, поступающих для отправления, а об­ служивающие устройства — выходными участками, ко­ торые принимают поезда через определенные интерва­ лы, зависящие от пропускной способности для грузовых поездов. В процессе работы все три системы взаимно связаны. Так горка и локомотивы вытяжек тесно связа­ ны с операциями по формированию поездов, отправление поездов связано с накоплением вагонов, формированием и даже с прибытием поездов и задержка с отправлением поездов может привести к задержке приема поездов и локомотивов, необходимых для вывода составов со стан­ ции. Все это требует наличия определенной равнопроч- •ности мощности всех последовательных устройств стан­ ции и прилегающих участков и наличия определенного резерва ее для смягчения влияния неравномерности за­ грузок. При этом резерв на неравномерность на станции должен превышать резервы прилегающих участков. Это следует из того, что задержка перед станцией обходится значительно дороже, чем задержка с отправлением поез­

имосвязь между параметрами устройств и технологиче­

всякая задержка в очередях связана со значительными потерями. Сопоставление потерь, связанных с простоем подвижного состава в очередях, и затрат на созданиеопределенной мощности обслуживающих устройств по-

8

зволяет находить в каждом случае оптимальное по экономическим условиям решение.

Однако не для -всех практически имеющих место слу­ чаев можно получить тачные аналитические решения. В тех случаях, когда не представляется возможным полу­ чить аналитические зависимости, применяется метод ста­ тистического моделирования, именуемый еще методом статистических испытаний или Монте-Карло. Этот числен­ ный метод при помощи ЭВМ позволяет моделировать вероятностные процессы и получить осредненные ре­ зультаты, которые можно использовать непосредственно

Для исследования процесса переработки вагонов на станциях целесообразно использование как аналитиче­ ских зависимостей теории массового обслуживания, так и метода статистических испытаний.

2.ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОТОКОВ ТРЕБОВАНИЙ

ИПРОЦЕССА ОБСЛУЖИВАНИЯ

Если требования поступают через одинаковые интер­ валы времени, то в этом случае моменты их поступления образуют регулярный поток. Однако такие потоки практически встречаются редко. Под влиянием многих причин требования поступают с определенной степенью неравномерности и моменты их поступления образуют некоторый случайный лоток.

Решение задач теории массового обслуживания начи­ нается с определения законов распределения поступ­ ления требований и законов распределения времени их обслуживания.

Рассмотрим кратко законы распределения интерва­ лов в потоках требований и обслуживания. Так как ин­ тервалы времени не могут иметь отрицательных значе­ ний, то они характеризуются законами распределения неотрицательных случайных величин. В теории мас­ сового обслуживания и теории надежности наибольшее распространение получили следующие часто встреча­ ющиеся в практике распределения: показатель-

9