Жуковицький Ігор Володимирович, доктор технічних наук, доцент, Дніпропетровський державний технічний університет залізничного транспорту, кафедра "Електронно-обчислювальні машини", завідувач кафедрою;

Шиш Володимир Олексійович, кандидат технічних наук, доцент, Управління науково-технічного забезпечення розвитку залізничного транспорту Укрзалізниці, м. Київ, ведучий фахівець.

Провідна установа: Східноукраїнський національний університет, кафедра транспортних технологій, Міністерство освіти і науки України, м. Луганськ.

Захист відбудеться "28" лютого 2002 р. о 13-30 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.820.04 Харківської державної академії залізничного транспорту за адресою: 61050, м. Харків, майдан Фейєрбаха, 7.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Харківської державної академії залізничного транспорту за адресою: 61050, м. Харків, майдан Фейєрбаха, 7.

Автореферат розісланий "26" січня 2002 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Запара В.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Вступ. Основною задачею при розробці проектної документації сортувального пристрою є вибір оптимального варіанта його конструкції і технічного оснащення. У сучасних умовах функціонування залізничного транспорту України особливе місце в системі критеріїв оцінки його роботи займають економічність і якість сортувального процесу, вагомий вплив на який робить один з найважливіших елементів конструкції сортувальної гірки - поздовжній профіль спускної частини. Зміна пріоритетів в області енергетики, дефіцит енергоносіїв, перехід на світові ціни, що обумовив збільшення витрат на амортизацію і запасні частини гіркових пристроїв, невеликі обсяги вагонопотоків, що переробляються, низький рівень автоматизації, знос основних фондів і ряд інших факторів стали причиною значного збільшення собівартості переробки одного вагона і вказують на необхідність наукового обґрунтування застосування тих чи інших варіантів поздовжнього профілю.

До теперішнього моменту задача оптимізації поздовжнього профілю з урахуванням відзначених факторів не розглядалася.

Актуальність теми. Основною метою виконаних досліджень вченими-експлуатаційниками в частині удосконалювання методики розрахунку і проектування поздовжнього профілю спускної частини було підвищення ефективності їхнього функціонування за рахунок прискорення сортувального процесу і зниження числа браків у роботі. При цьому була приділена недостатня увага ув'язуванню розрахунку профілю гірки з застосовуваними гальмовими засобами, режимами регулювання швидкості скочування відчепів і ресурсозбереженням.

Таким чином, виникає потреба в перегляді критерію оптимізації поздовжнього профілю й удосконалюванні методики його розрахунку, що кваліфікує тему дисертації як актуальну і спрямовану на рішення важливої наукової задачі.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалася відповідно до Концепції і Програми реструктуризації залізничного транспорту України, прийняті державною адміністрацією залізничного транспорту України в 1998 році, а також з науково-дослідною темою "Теоретичні основи та розробка алгоритмів для систем автоматизованого управління розформуванням і формуванням составів на сортувальних станціях" (УДК 656.25-52: 656.212.5, державна реєстрація №0196U001422), що виконувалася на кафедрі "Станції і вузли, вантажна і комерційна робота" Харківської державної академії залізничного транспорту в 1995-1997 роках.

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є підвищення ефективності функціонування сортувальних гірок за рахунок застосування раціональних конструкцій поздовжнього профілю на основі ресурсозберігаючого підходу до цих транспортних споруд. Поставлена мета визначила наступні основні задачі досліджень:

аналіз існуючих конструкцій і методик оптимізації поздовжнього профілю, впливу його конструктивних параметрів і технічного оснащення на ефективність функціонування сортувальних гірок;

вибір і обґрунтування критерію оптимізації поздовжнього профілю сортувальних гірок, спрямовані на рішення проблеми ресурсозбереження;

дослідження залежності критерію оптимізації від конструктивних параметрів поздовжнього профілю;

обґрунтування вимог до поздовжнього профілю сортувальних гірок;

розробка методики оптимізації значень параметрів поздовжнього профілю й імітаційної моделі для визначення чисельних значень критерію оптимізації;

розробка методик критеріальної і економічної оцінок варіантів поздовжнього профілю;

оцінка ефективності функціонування сортувальних гірок при застосуванні раціональних конструкцій поздовжнього профілю.

Об'єкт дослідження. Сортувальна гірка.

Предмет дослідження. Поздовжній профіль спускної частини сортувальної гірки.

Методами дослідження є:

при розробці методики визначення оптимальних значень параметрів поздовжнього профілю сортувальних гірок використовувались математичний апарат нелінійного програмування і чисельні методи;

при розробці імітаційної моделі скочування розрахункових бігунів для визначення чисельних значень критерію оптимізації використовувались методи імітаційного моделювання з використанням ПЕОМ;

при розробці методик критеріальної і економічної оцінок варіантів поздовжнього профілю використовувались теорія подоби та економічний аналіз.

Наукова новизна отриманих результатів. Уперше запропонований новий критерій оптимізації поздовжнього профілю - потрібна потужність паркової гальмівної позиції, що є одним з найбільш значимих факторів, що впливають на ресурсозбереження сортувальних гірок.

Вперше отримані залежності критерію оптимізації від уклонів другої гальмівної позиції і стрілочної зони та висоти гірки при різних варіантах поздовжнього профілю дільниці від вершини сортувального пристрою до кінця проміжної зони.

Уточнені і запропоновані нові вимоги до уклонів швидкісних елементів, гальмівних позицій спускної частини і стрілочної зони.

Розроблено новий підхід до визначення середньої швидкості скочування дуже доброго бігуна для конструктивних розрахунків сортувальних гірок, заснований на застосуванні поправочного коефіцієнту.

Уперше визначені оптимальні значення параметрів поздовжнього профілю на основі ресурсозберігаючого підходу з використанням моделі нелінійного програмування.

Уперше проведена критеріальна оцінка варіантів поздовжнього профілю за основними показниками, що характеризують застосовуваний профіль і профіль, що рекомендується: обсягом і вартістю виробництва земляних робіт, питомою витратою електроенергії, енергоємністю засобів регулювання швидкості скочування відчепів та ін.

З нових позицій визначена ефективність функціонування сортувальних гірок при різних варіантах поздовжнього профілю: з урахуванням витрат на електроенергію для відшкодування втрат стиснутого повітря з гальмових циліндрів і пневматичних вузлів уповільнювачів і витрат на відшкодування втрат від ушкодження вагонів і вантажів при наявності недостатньої потужності паркової гальмівної позиції.

Обґрунтованість і достовірність наукових положень, виводів і рекомендацій. Обґрунтованість і достовірність наукових положень, виводів і рекомендацій обумовлена коректністю постановки і рішення задач, адекватністю імітаційної моделі реальним об'єктам, коректністю використаного математичного апарата. Підтвердженням достовірності є задовільний збіг результатів експериментів на імітаційній моделі з результатами обробки даних натурних спостережень, виконаних на сортувальних комплексах станції Основа Південної залізниці (не менше 95 %).

Практичне значення отриманих результатів. Розроблена методика оптимізації поздовжнього профілю дозволяє визначити раціональні параметри конструкції сортувальних гірок, що забезпечують ресурсозбереження, і рекомендувати ефективний варіант їхньої механізації.

Розроблена імітаційна модель скочування розрахункових бігунів дає можливість не тільки визначати оптимальні значення конструктивних параметрів поздовжнього профілю сортувальних гірок, а і здійснювати перевірку потужності гальмових засобів і якості запроектованого профілю реальних об'єктів. сортувальна гірка поздовжній ресурсозберігаючий

Запропонована методика критеріальной оцінки варіантів поздовжнього профілю дозволяє одержати порівняльну оцінку основних показників, що характеризують профіль.

Запропоновані конструктивні рішення спрямовані на підвищення ефективності функціонування сортувальних гірок і рекомендовані для використання при коректуванні поздовжнього профілю спускної частини сортувальних гірок станцій Ясинувата Донецької залізниці, Дарниця Південно-Західної залізниці та Основа Південної залізниці і рішенні питань технічного переоснащення гальмівних позицій.

Практичне впровадження результатів роботи підтверджується відповідними документами, наведеними в додатку до роботи.

Особистий внесок здобувача. Усі положення і результати, що виносяться на захист, отримані автором самостійно. У роботах, опублікованих у співавторстві, дисертанту належить: вибір і обґрунтування апроксимуючої поздовжній профіль кривої й оцінка погрішності його опису 1,2; вибір основних показників, що характеризують поздовжній профіль, для критеріальної оцінки їхніх варіантів, обґрунтування критеріїв подоби і визначення масштабів моделювання 3. У роботі 4 автору належить постановка задачі і методика, що забезпечує її рішення.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації повідомлені, обговорені і схвалені на: міжнародній науково-практичній конференції "Ресурсо- і енергозберігаючі технології на транспорті і будівельному комплексі" (Гомель, 1995 р.); II міжнародній науково-технічній конференції "Актуальні проблеми розвитку залізничного транспорту" (Москва, МІІТ, 1996 р.); науково-технічних конференціях кафедр ХарДАЗТ і працівників підприємств залізничного транспорту в 1995-2000 роках.

Публікації. По темі дисертації опубліковано 4 наукові праці у виданнях, що затверджені ВАК України.

Структура й обсяг дисертації. Дисертація складається зі вступу, 4 розділів, висновків, переліку використаних джерел і 5 додатків. Повний обсяг роботи складає 194 сторінки, з них обсяг основного тексту 103 сторінки; додатків, переліку використаних джерел, рисунків і таблиць 91 сторінка. Робота ілюстрована 23 рисунками, наведено 28 таблиць. Перелік використаних джерел складається з 118 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність проблеми, сформульовані мета і задачі досліджень, відображена наукова новизна, практичне значення отриманих результатів і особистий внесок, наведена інформація про апробації і публікації результатів дослідження.

У першому розділі проведений аналіз існуючих конструкцій і методик оптимізації поздовжнього профілю сортувальних гірок і значень його окремих елементів.

У світовій практиці широке застосування знайшли гірки американського і німецького типів. Аналіз конструкцій поздовжнього профілю спускної частини зазначених гірок, зроблений на початку 40-х років, показав, що в зв'язку з наявністю в країнах колишнього Союзу інших умов експлуатації, вагонного парку і закономірностей змін величини опору руху вагона, вищезгадані конструкції поздовжнього профілю не можуть бути прийняті за основу при проектуванні вітчизняних сортувальних гірок. Проте, ряд вимог, пропонованих до крутості і довжини її елементів профілю, був запозичений із закордонного досвіду. Інші вимоги визначилися в результаті аналізу особливостей вітчизняних систем комплексної автоматизації процесу розформування поїздів на гірках і засобів регулювання швидкості скочування відчепів, кліматичних умов, вагонопотоку, що переробляється, розмірів потрібної зміни швидкостей руху відчепів на елементах профілю гірки, їхнього розташування і технологічного призначення.

Досвід експлуатації вітчизняних сортувальних гірок підтвердив ефективність застосування циклоїдальної форми поздовжнього профілю з погляду забезпечення високої перероблювальної спроможності при раціональному режимі регулювання швидкості скочування відчепів.

Питаннями удосконалювання значень конструктивних параметрів сортувальних гірок займалися такі вчені як Є.О. Гибшман, І.І. Страковський, В.Є. Павлов, Є.В. Нагорний, М.І. Федотов, Б.О. Кривошей, С.О. Бессоненко, М.П. Божко, К.С. Ахвердієв, В.П. Жуков, В.І. Смирнов, М.М. Дашков, І.Б. Феоктистов, В.В. Стрельникова, Ю.Т. Гуричев, А.І. Гуда, С.Н. Дегтярьов, Н.Н. Новгородов, А.С. Писанко та ін.

Запропоновані перерахованими вище авторами методики оптимізації поздовжнього профілю сортувальних гірок і значень його окремих елементів були спрямовані на підвищення їхньої перероблювальної спроможності, що обумовлювалося інтенсивним зростанням розмірів сортувальної роботи. До основних недоліків окремих методик варто віднести відсутність достатнього обґрунтування мінімальних і максимальних значень уклонів елементів профілю, прийнятих допущень при урахуванні сил опору руху і режимів регулювання швидкості скочування відчепів чи, узагалі, їх відсутність (визначення оптимального профілю тільки при вільному скочуванні розрахункових бігунів). Загальним недоліком зазначених методик була відсутність энерго- і ресурсозберігаючого підходу при оптимізації поздовжнього профілю. Це питання в умовах переходу України до ринкової економіки здобуває особливу актуальність і вказує на гостру необхідність у застосуванні економічно доцільних варіантів поздовжнього профілю.

В другому розділі теоретично обґрунтована методика розрахунку й оптимізації значень конструктивних параметрів поздовжнього профілю.

Для рішення проблеми ресурсозбереження було запропоновано прийняти потрібну потужність паркової гальмівної позиції (ПГП), що є одним з найбільш значимих ресурсів сортувальної гірки, як критерій оптимізації поздовжнього профілю спускної частини.

Відповідно до діючих Правил і норм проектування сортувальних пристроїв (далі Правилам) потрібна потужність ПГП гірок підвищеної, великої і середньої потужності, а також гірок малої потужності з двома гальмівними позиціями на спускній частині визначається в ході оптимізаційних розрахунків за методикою, розробленою в ДІІТі.

Результати імітаційного моделювання скочування розрахункових бігунів показали, що в сприятливих метеорологічних умовах при розрахованому традиційним методом поздовжньому профілі:

1) необхідна більша потужність ПГП, що не враховано в даній методиці;

2) режим регулювання, що рекомендується, швидкості скочування дуже доброго бігуна (ДДБ) не завжди є оптимальним.

Для зменшення потрібної потужності ПГП запропонований наступний режим регулювання швидкості скочування ДДБ:

на першій гальмівній позиції (I ГП) за умовою забезпечення максимально припустимої швидкості входу на другу при наявності достатніх інтервалів на розділових елементах, розташованих на дільниці від кінця I ГП до початку стрілочної зони (СЗ);

на другій гальмівній позиції (II ГП) - за умовою забезпечення максимального інтервалу на останній розділовій стрілці при скочуванні дуже поганого бігуна (ДПБ) вслід ДДБ.

Виявлено залежність інтервалу на вершині гірки (ВГ) від розподілу необхідної величини гальмування між уповільнювачами кожної з гальмівних позицій. Установлено, що найбільш повне використання потужності останнього по ходу уповільнювача гальмівної позиції спускної частини дозволить створити додатковий резерв інтервалу на ВГ, який можна використовувати для підвищення ступеня гальмування ДДБ на I(II) ГП і, відповідно, зменшення потрібної потужності ПГП.

З метою дослідження впливу поздовжнього профілю на критерій оптимізації проведене імітаційне моделювання скочування бігунів у розрахунковому сполученні ДПБ-ДДБ-ДПБ, у результаті чого встановлено:

1) вибір обрису поздовжнього профілю дільниці від ВГ до II ГП (ВГ-II ГП) залежить від висоти гірки й уклонів II ГП, СЗ, ПГП і сортувальних колій до розрахункової точки (РТ);

2) мінімальна величина гальмування ДДБ на ПГП забезпечується або при положистому профілі дільниці ВГ-II ГП (), який у деяких випадках здобуває східчастий характер, тобто (назвемо такий поздовжній профіль положисто-східчастим), або при швидкісному

().

Ця особливість характерна і для гірок з розташуванням I ГП до 1-ої розділової стрілки (1-й тип) і для гірок з розташуванням I ГП після 1-ої розділової стрілки (2-й тип).

Таким чином, у якості варіантних немає необхідності розглядати східчастий профіль дільниці від ВГ до II ГП

()

і профіль, який рекомендується Правилами

(),

що, також як і положистий профіль, при визначеній висоті зазначеної дільниці може мати східчастий вид ();

3) вибір оптимальних значень уклонів II ГП і СЗ необхідно здійснювати в залежності від співвідношення швидкостей входу ДДБ на II ГП () при вільному скочуванні і максимально припустимої на зазначену позицію () за результатами імітаційного моделювання скочування розрахункових бігунів виходячи з умов, наведених у табл. 1.

Таблиця 1. Умови вибору оптимальних значень уклонів II ГП і СЗ

Задача визначення оптимальних значень уклонів елементів поздовжнього профілю при відомих їхніх довжинах і положенні вершини гірки є задачею нелінійного програмування. Цільова функція має вид

(1)

,

де кут повороту на ПГП (при розташуванні ПГП у кривій);

,

де - початкова швидкість розпуску, м/c;

- прискорення вільного падіння з урахуванням моменту інерції мас, що обертаються, ДДБ, м/с ²;

- висота гірки, м;

- відповідно довжина, м, і уклон ПГП, ^0/₀₀;

- відповідно уклон, ^0/₀₀, і довжина, м, дільниці від кінця ПГП до розрахункової точки;

- довжина дільниці від ВГ до початку ПГП, м;

- основний питомий опір ДДБ, Н/кН;

,

де - потрібна величина гальмування ДДБ на гальмівних позиціях спускної частини, кДж/кН;

відповідно номер останнього технологічного елемента першого елемента профілю, другого, … і Х-го;

де - відповідно число стрілок і кут повороту на j-ому технологічному елементі;

- поправочний коефіцієнт, використовуваний для визначення новим способом середньої швидкості руху ДДБ на елементах профілю, що зменшує погрішність її обчислення в порівнянні з традиційним способом:

,

де - швидкість ДДБ на початку j-го технологічного елемента, м/с.

,

де - уклони технологічних елементів, ⁰/₀₀;

де - довжина j-го технологічного елемента, м;

уклони елементів поздовжнього профілю, ⁰/₀₀;

.

Зважаючи на те, що мінімальна величина гальмування ДДБ на ПГП при фіксованих значеннях уклонів II ГП і СЗ разом з частиною сортувальних колій до ПГП (у (1) відповідно і ) забезпечується або при положистому профілі дільниці ВГ-II ГП () або при швидкісному (), мінімізацію цільової функції (1) необхідно здійснювати при лінійних обмеженнях-рівностях

,

де - потрібна величина гальмування ДПБ на гальмівній позиції, кДж/кН;

- швидкість виходу ДДБ з ПГП, м/с,

лінійних обмеженнях-нерівностях

;

;

;

,

де - потрібна величина гальмування ДДБ на гальмівній позиції, кДж/кН;

- кількість уповільнювачів на гальмівній позиції;

- одинична потужність уповільнювача, кДж/кН;

- швидкість входу ДДБ на гальмівну позицію, м/с;

- відповідно розрахунковий і максимальний інтервал на вершині гірки, с, і нелінійних обмеженнях-рівностях

Для рішення даної задачі оптимізації запропонований метод покоординатного спуску.

Проведені дослідження можливості практичного використання поліномів, експонентних, дрібно-раціональних і інших функцій для опису поздовжнього профілю при розробці АСУ розформуванням составів на гірках, а також для моделювання сортувального процесу на ЕОМ, свідчать про те, що з найменшою погрішністю профіль описується поліномами 9-ого ступеня. Пропонований спосіб апроксимації поздовжнього профілю сортувальних гірок уступає по точності обчислення позначок методиці канд. техн. наук Бобровского В.І., але в той же час має у своєму розпорядженні менш складний математичний апарат і має велику вірогідність опису в порівнянні з методикою д-ра техн. наук Шафіта Є.М.

У третьому розділі розроблені алгоритм і програмне забезпечення по визначенню оптимальних значень параметрів поздовжнього профілю.

Запропонована імітаційна модель у порівнянні з існуючими має наступні достоїнства:

моделюється скочування одночасно двох бігунів;

розрахунок витрачених енергетичних висот від середовища і вітру здійснюється з урахуванням наявності кривих дільниць колії;

на підставі отриманих результатів розрахунків тривалості скочування бігунів визначаються інтервали на розділових елементах у сполученнях ДПБ - ДДБ і ДДБ - ДПБ.

Розроблене програмне забезпечення дозволило одержати оптимальні значення уклонів елементів поздовжнього профілю гірок великої, середньої і малої потужності при застосуванні різних засобів регулювання швидкості скочування відчепів на спускній частині.

Отримані результати розрахунків свідчать про те, що:

1) варіанти поздовжнього профілю, що рекомендуються, спускної частини сортувальних гірок забезпечують:

- ресурсозбереження - зменшення потрібної потужності ПГП (при використанні уповільнювачів ВНУ-2 їхнє число зменшується на 1-3);

- мінімальну потрібну потужність I ГП (при будь-яких умовах скочування не перевищуючу потужність одного вагонного уповільнювача) для досягнення припустимої швидкості входу ДДБ на II ГП;

- енергозбереження - відсутність необхідності гальмування ДПБ для одержання достатніх інтервалів на розділових елементах;

- зменшення різниці енергетичних висот, що погашаються, на I ГП при застосуванні засобів регулювання швидкості скочування відчепів з різною припустимою швидкістю входу;

2) гірки 2-го типу є більш кращими стосовно гірок 1-го типу з погляду необхідної потужності ПГП;

3) застосування більш потужних уповільнювачів на спускній частині гірок (ВУПГ-5, НК-114) дозволить зменшити необхідну потужність ПГП за рахунок появи можливості переносу частки її роботи на I ГП і II ГП;

4) застосування на спускній частині гірок малої потужності уповільнювачів ВНУ-2 дозволить зменшити тільки інтервал на останній стрілці в сполученні ДДБ-ДПБ. З метою забезпечення ресурсозбереження - скорочення необхідного числа зазначених уповільнювачів на ПГП - необхідно збільшити потужність I ГП за рахунок укладання на ній уповільнювачів типу ВУПГ-3, КВ-3, НК-114 чи трьох ланок КНП.

У четвертому розділі розроблені методики критеріальної і економічної оцінок варіантів поздовжнього профілю і визначена ефективність застосування варіантів профілю, що рекомендуються, реальних об'єктів.

Найбільше поширення одержала оцінка ефективності по приведених питомих витратах, що, як відомо, складаються з річного ефекту від використовуваних капітальних вкладень основних фондів і експлуатаційних витрат.

Аналізуючи складові цих показників і їхньої структури, можна зробити висновок про те, що вони не дають можливості вказати на фактор, який робить вирішальний вплив на ефективність.

Відомі методики оцінки впливу складових капітальних вкладень і експлуатаційних витрат на кінцевий результат дозволяють аналізувати вплив кожного фактора лише на основі вартісної оцінки їхнього впливу.

У той же час, показники, застосовувані для оцінки технічної досконалості (металоємність, питома потужність і т.д.), також не є досить об'єктивними, тому що дають оцінку тільки окремим якостям технічних засобів. Для одержання найбільш повної оцінки ефективності можна об'єднати зазначені вище методи на основі узагальненого критеріального підходу теорії подоби, відповідно до якого складова вартості переробки одного вагона є функцією ряду кількісних і вартісних параметрів, а також параметрів, що залежать від обрису поздовжнього профілю сортувальної гірки

,

де - складова вартості переробки одного вагона від параметрів кількісних, вартісних і залежних від обрису поздовжнього профілю сортувальної гірки, грн/ваг.;

- вартість виробництва земляних робіт, грн/м ³;

- обсяг земляних робіт, м ³;

- час розпуску, с;

- питома вартість засобів регулювання швидкості скочування відчепів, грнН/Дж;

- енергоємність засобів регулювання швидкості скочування відчепів, ВтсН/Дж;

- питома витрата електроенергії, Втс/ваг.;

- питома потужність засобів регулювання швидкості скочування відчепів, Дж/Нваг.;

- питома металоємність, кгН/Дж;

О - питома трудомісткість обслуговування, чол. -сН/Дж;

- вартість 1 Втс електроенергії, грн/Втс;

- питома вартість вантажної маси, грн/кг;

N - обсяг вагонопотоку, що переробляється, ваг./с.

Функція для критеріальної оцінки варіантів поздовжнього профілю має вид

У капітальні включені витрати на засоби регулювання швидкості скочування відчепів, пристрої автоматизованого керування розформуванням составів, земляні роботи і гіркові локомотиви.

Оскільки розміщення пристроїв автоматизації не накладає додаткових вимог на колійний розвиток і профіль гірок, капітальні витрати в розглянутому варіанті:

,

де - число засобів регулювання швидкості скочування відчепів відповідно на спускній частині гірки і сортувальних коліях;

- вартість одного засобу, встановленого відповідно на спускній частині гірки і сортувальних коліях, тис. грн;

- відповідно обсяг, м ³, і вартість виробництва земляних робіт, тис. грн;

- потрібне число гіркових локомотивів;

- вартість гіркового локомотива, тис. грн.

При порівнянні варіантів конструкції і технічного оснащення сортувальних гірок в експлуатаційні витрати включаються витрати на амортизацію (), матеріали і запасні частини (), технічне обслуговування і ремонт технічних засобів (), електроенергію, необхідну для регулювання швидкості скочування відчепів (), відшкодування втрат від ушкодження вагонів і вантажів () і додаткові витрати, зв'язані з простоєм поїздів у парку прийому () у чеканні розформування.

В експлуатаційних витратах не врахована дуже важлива складова - витрати на електроенергію для відшкодування втрат стиснутого повітря з гальмових циліндрів і пневматичних вузлів уповільнювачів ().

Крім того, при визначенні пропонується враховувати тільки ті вагони, що ушкоджуються унаслідок відсутності необхідної потужності ПГП. Число таких вагонів за рік

,

де - обсяг вагонопотоку, що переробляється, ваг.;

- частка відчепів з добрими ходовими властивостями, що скочуються перед відчепами з поганими ходовими властивостями;

- частка відчепів, що розділяються на останній розділовій стрілці;

- частка вагонів, що ушкоджується, з числа тих, що перевищили припустиму швидкість зіткнення;

- число сприятливих для скочування днів у році;

- середнє число вагонів у відчепі.

Таким чином, експлуатаційні витрати в розглянутому варіанті

,

а приведені річні витрати

.

На підставі розробленої методики економічної оцінки варіантів поздовжнього профілю визначена ефективність застосування варіантів профілю, що рекомендуються, сортувальних гірок станцій Основа, Дарниця і Ясинувата.

У додатках роботи наведені існуючі типи і варіанти поздовжнього профілю сортувальних гірок, формули з розрахунку профілю й окремих його параметрів, результати імітаційного моделювання скочування розрахункових бігунів при різному обрисі поздовжнього профілю спускної частини сортувальних гірок і початку підгіркових колій, алгоритм і програмне забезпечення по визначенню оптимальних значень конструктивних параметрів поздовжнього профілю і документи, що підтверджують упровадження результатів, отриманих у дисертації.

ВИСНОВКИ

Дисертація містить отримані автором наукові результати, що у сукупності дають можливість зробити висновок про те, що їхнє застосування дозволить вирішити проблему ресурсозбереження і тим самим підвищити ефективність функціонування сортувальних гірок, тобто поставлена мета і задачі вирішені.

На підставі проведених у дисертації досліджень можна зробити наступні висновки.

1. Проблема оптимізації значень конструктивних параметрів поздовжнього профілю спускної частини сортувальних гірок з погляду ресурсозбереження не вирішена. Застосовувана в даний час методика розрахунку характеризується попереднім вибором значень уклонів ряду елементів профілю, визначенням значень невідомих уклонів і, при необхідності, наступним коректуванням розрахунків. У той же час діючі Правила і норми проектування сортувальних пристроїв не повною мірою враховують вимоги якісного виробництва сортувальної роботи при безумовному забезпеченні безпеки процесу розформування.

Ефективність функціонування сортувальних гірок істотно залежить від конструктивних параметрів поздовжнього профілю, особливо в питаннях енергоспоживання, ресурсозбереження і безпеки гіркового технологічного процесу.

2. Для рішення актуальної проблеми економії енергоспоживання і ресурсозбереження обґрунтований новий критерій оптимізації поздовжнього профілю спускної частини сортувальних гірок - потрібна потужність ПГП - з умови його мінімізації.

3. У результаті досліджень і аналізу впливу конструктивних параметрів поздовжнього профілю на критерій оптимізації встановлено:

- недотримання вимоги безпеки виробництва сортувальної роботи при сприятливих умовах скочування дуже доброго бігуна на II гальмівній позиції і необхідність укладання трьох ланок вагонних уповільнювачів;

- наявність у ряді випадків надлишкового числа вагонних уповільнювачів на парковій гальмівній позиції;

- відсутність достатнього обґрунтування застосування для будь-яких метеорологічних умов обрису поздовжнього профілю, що рекомендується Правилами і нормами проектування сортувальних пристроїв;

- відсутність мінімальних нормативних значень уклонів швидкісних елементів профілю для гіркових горловин.

4. Для підвищення ефективності функціонування сортувальних гірок і забезпечення безпеки роботи гіркових технологічних ліній уточнені й обґрунтовані вимоги до поздовжнього профілю сортувальних гірок України, а саме:

- мінімальні значення уклону швидкісного елемента повинні бути не менше 30 ^о/_оо на гірках з розташуванням I ГП до першої розділової стрілки і не менше 33,3 ^о/_оо на гірках з розташуванням I ГП за першою розділовою стрілкою;

- мінімальне значення уклону I ГП повинно бути не менше 7^о/_оо;

- крутість II ГП при укладанні трьох уповільнювачів ВУПГ-5 не повинна перевищувати 12,4 ^о/_оо, КНП-5-22,4 ^о/_оо, КВ-3-11,8 ^о/_оо, НК-114-18,7 ^о/_оо, при укладанні двох із зазначених уповільнювачів - 7^о/_оо;

- мінімальне значення уклону стрілочної зони - 0^о/_оо;

- перевірка достатності потужності паркової гальмівної позиції повинна вироблятися при сприятливих умовах скочування.

5. Для визначення оптимальних значень параметрів поздовжнього профілю розроблена нова методика з використанням моделі нелінійного програмування і запропонованого підходу до розрахунку середньої швидкості скочування дуже доброго бігуна, що дозволяє одержати раціональний профіль для заданої швидкості розпуску, що є однією з відмітних її рис.

За результатами імітаційного моделювання на основі розробленого програмного забезпечення встановлено:

- можливість застосування в якості раціонального східчастого поздовжнього профілю спускної частини сортувальної гірки;

- оптимізація поздовжнього профілю дає економію до 3-х уповільнювачів ВНУ-2 у порівнянні з результатами розрахунків потрібної потужності ПГП при профілі, що рекомендується Правилами і нормами проектування сортувальних пристроїв;

- наявність необхідності удосконалювання планів гіркових горловин гірок малої потужності з розташуванням I ГП за першою розділовою стрілкою з метою забезпечення можливості укладання потужних вагонних уповільнювачів;

- у більшості випадків раціональним поздовжнім профілем сортувальних гірок для умов експлуатації залізниць України є профіль, що характеризується положистим профілем дільниці ВГ-II ГП, розташуванням II ГП на максимальному уклоні і стрілочної зони на площадці.

6. Запропонована методика критеріальної оцінки ефективності конструкцій поздовжнього профілю дає можливість поряд з визначенням економічної ефективності одержати порівняльну оцінку показників, що характеризують застосовуваний профіль і профіль, що рекомендується. До основних показників варто віднести:

обсяг і вартість виробництва земляних робіт;

питома витрата електроенергії;

енергоємність засобів регулювання швидкості скочування відчепів.

7. На основі застосування удосконаленої методики визначення ефективності функціонування сортувальних гірок установлено, що найбільша частка експлуатаційних витрат приходиться на незалежні від обсягів вагонопотоку, що переробляється на гірці, показники: амортизацію і запасні частини (не менш 80 %). Це вказує на правильність і важливість обраного напрямку оптимізації поздовжнього профілю.

8. Запропоновані конструктивні і технічні рішення використані при розробці робочого проекту коректування поздовжнього профілю спускної частини і технічного переоснащення Східної сортувальної гірки станції Ясинувата Донецької залізниці, сортувальної гірки непарної системи станції Дарниця Південно-Західної залізниці і Південної сортувальної гірки станції Основа Південної залізниці. Очікуваний ефект від упровадження пропонованих заходів відповідно складає 611, 73 і 110 тис. грн у рік.