авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Повышение функциональной надежности железнодорожных станций при технологических сбоях

-- [ Страница 2 ] --

где – уменьшение числа вариантов выполнения -й операции; – увеличение времени выполнения -й операции; – увеличение величины задержек в -й операции, – весовые коэффициенты;

Рисунок 6 – Повышение функциональной надежности за счет

адаптации в системе

Рисунок 7 – Нейтрализация сбоя за счет адаптивности в системе

– в - м процессе:

, (4)

где – множество операций в -м процессе;

– в системе:

, (5)

где – множество операций в системе.

При этом коэффициенты можно определить только экспериментами на имитационной модели. Во многих случаях необходимо знать элементы с наиболее высокой функциональной значимостью. Традиционно считается, что «узким местом» структуры является наиболее загруженный элемент. Многочисленные эксперименты на имитационных моделях показали, что это далеко не так. Зависимость между загрузкой элемента и задержками из-за него является более сложной и неоднозначной. Поэтому при выборе элементов, вызывающих наибольшую функциональную уязвимость необходимо отталкиваться от «узких мест» структуры или «узких мест» технологии.

Говоря об изменении функциональной надежности транспортного объекта, имеем в виду вероятность работы станции с полной функциональностью (с полной перерабатывающей способностью). Это отношение продолжительности полнофункциональной работы к общему расчетному времени. А показателем функциональной надежности считаем долю или процент достижения в среднем станцией полной производительности.

В главе 3 разработана методология исследования работоспособности станций при технологических сбоях с помощью использования методики имитационной экспертизы.

В исследовании приведен исторический анализ методов оценки работоспособности транспортных объектов и выбран метод имитационного моделирования. Под выбором понимаются различные подходы, поэтому в работе сформулированы требования к модели.

1. Она должна хорошо отражать структуру и технологию объекта, чтобы оценить технологические потери от сбоя. Вероятности выхода устройств из строя и их использования в этот момент нельзя определить без знания технологии, структуры потока, уровня загрузки, управления. Сбой элементарного маршрута может повлечь за собой сбой короткой или длинной технологической цепочки при разном состоянии системы.

2. Возможность отображать работу при пониженной функциональности. При отказе, например, электродвигателя стрелка «зашивается» в одном положении.

3. Возможность вставлять в технологический процесс дополнительные операции в связи со сбоем.

4. Наличие в имитационной системе подсистемы САПР и оптимизирующих процедур, без которых исследование становится невыполнимым из-за трудоемкости и ошибок пользователя.

В работе обоснованно используется метод имитационной экспертизы – системное исследование с помощью экспериментов на модели, позволяющих получить полную характеристику объекта как системы (пропускную способность, время нахождения транспортных средств в системе с расчленением по операциям, «узкие места» структуры и технологии), а также характеристику элементов и их взаимодействия (полную и полезную загрузку устройств терминалов, локомотивов, железнодорожных путей, грузовых и сортировочных устройств), задержки из-за занятости устройств, межоперационные простои, возникающие при выполнении операций.

Транспортные объекты со сложной структурой, такие как железнодорожные станции и транспортные узлы, транспортные структуры городов, аэропорты, не поддаются строгой формализации и параметры их работы невозможно рассчитать по аналитическим формулам. Поэтому и необходимо строить имитационные модели проектируемых объектов, исследовать их работу проведением экспериментов на модели и делать комплексную оценку полученных параметров. Весьма важно определить, соответствует ли принятая технология структуре. Результатом исследования служат рекомендации по улучшению структуры и технологии пропуска и переработки потоков проектируемого объекта с целью минимизации как технологических, так и структурных задержек.

Задачей является совершенствование взаимодействия элементов в структуре, операций в технологическом процессе и гармонизация структуры и технологии (рисунок 8).

Рисунок 8 – Адаптация технологии к структуре

На следующем этапе следует осуществлять структурный, функциональный и структурно-функциональный анализ. Такой структурированный анализ позволяет определить адаптивные возможности станции и найти пути снижения потерь на технических и технологических стыках.

Глава 4 посвящена проблеме совершенствования методики расчета креплений груза для наиболее сложного сочетания статических и динамических воздействий и условий.

Разработана методика расчёта пространственной системы сил, действующих на груз на открытом подвижном составе. Для решения этой задачи построена расчетная схема и математическая модель креплений груза. Разработано математическое описание процессов работы элементов креплений (растяжек и обвязок), а также динамики груза под воздействием сложной системы сил во время соударения вагонов при роспуске на сортировочных станциях. Разработана оригинальная расчетная схема и построена математическая модель, описывающая движение вагона с грузом по кривому и прямому участку пути на уклоне и без, при симметричном и ассиметричном расположении груза на вагоне, с упорными, опорными элементами креплений, подкладками и без них.

Методика расчёта креплений груза реализована в среде MahCAD, для чего разработаны программы. Программы позволяют определить силы, воспринимаемые элементами креплений с учётом их предварительных натяжений, вычислить жёсткостные параметры элементов креплений на основе их геометрии, найти величину сдвига груза, определить рациональное количество всех возможных средств креплений и другие параметры поведения груза на подвижном составе.

Методика позволяет не только более корректно рассчитать геометрические параметры крепления груза, но и решить обратную задачу определения предельного его сдвига по допустимому значению упругих сил в каждом креплении.

С использованием этой программы можно получать множественные варианты креплений груза на открытом подвижном составе, обеспечивающих безопасное продвижение при любых условиях перевозки, в том числе и при соударениях, и резком торможении вагонов во время маневровых передвижений в сортировочных парках станций.

Полученные результаты исследований позволяют разрабатывать нормативные документы по креплению грузов непредусмотренных техническими условиями, обеспечивая безопасность движения поездов и надежность перевозочного процесса.

В главе 5 разработана модель поведения груза при соударениях вагонов во время роспуска с горки.

Разработан математический аппарат, позволяющий моделировать возможный сдвиг груза при различных параметрах соударения, и предложена компьютерная реализация для проведения численных экспериментов.

Было установлено, что возрастание скорости движущегося вагона приводит к двойному увеличению сдвига груза в нем, а увеличение массы – к линейно пропорциональному. Зависимость же величины сдвига в движущемся вагоне от массы группы стоящих вагонов имеет нелинейный характер. Приведена методика определения деформации гибких элементов креплений груза при резком торможении или соударении вагонов при роспуске с горки. Проведенные эксперименты на компьютерной модели по разработанной методике позволили получить ряд важных и интересных для практики результатов. Например, если в одинаковой степени нарушены расчетные параметры некоторых гибких креплений, то соударение приведет к разрыву, в первую очередь, самого короткого из них в случае отсутствия упорных средств креплений. А если нарушение касается всех, то произойдет не только их разрыв, но и повреждение упорных и опорных средств, а также деталей вагона.

Результаты вычислительных экспериментов показали, что деформация креплений зависит от скорости «срыва» груза с места и от энергоёмкости поглощающих аппаратов. Так, например, груз весом 560 кН, закреплённый тремя парами гибких элементов креплений, не сдвигается с места при v0 = 7,56 км/ч и Wап.= 60 65 кДж; v0 = 7,92 км/ч и Wап.= 70 кДж; v0 = 8,28 км/ч и Wап.= 75 кДж; v0 = 8,64 км/ч и Wап.= 80 85 кДж; v0 = 9 км/ч и Wап.= 90 кДж; v0 = 9,72 км/ч и Wап.= 100 кДж.

Графические зависимости сдвигов первого и второго грузов от количества вагонов в отцепе, приведенные на рисунках 9а, 9б говорят о том, что с увеличением количества вагонов в отцепе сдвиг груза увеличивается.

На основе математического моделирования соударения вагонов в сортировочном парке станции установлен характер сдвига грузов в вагонах. Анализ полученных результатов доказывает, что использование данного аппарата позволяет описать динамику груза в зависимости от скорости роспуска, массы и количества вагонов, а также от состояния контактируемых поверхностей грузов с полом вагона.

Таким образом, расчет комплекса креплений грузов в соответствии с разработанной методикой позволит снизить вероятность сдвига и повысить безопасность движения.

В главе 6 разработана методика и результаты исследования снижения функциональных возможностей станций при технологических сбоях. В качестве объектов выбраны три крупные сортировочные станции разных дорог, для которых свойственна высокая степень загрузки, роспуск с горки и большая вероятность соударения вагонов, особенно при нарушениях технологии роспуска, и с возникновением больших продольных сил появляется проблема нарушения целостности креплений и, соответственно, сдвига груза. Труднее выделить перерывы в работе для ремонта путей и устройств автоматики, транспортные объекты такого рода более функционально чувствительны к технологическим сбоям. Кроме того, крупные сортировочные станции готовят технические маршруты на дальние расстояния. Отсюда высока вероятность смещения груза в пути следования.

Каждая выбранная станция имеет свои особенности. Например, станция Новолипецк – заводская сортировочная станция, осуществляющая связь с ОАО РЖД, обслуживающая Новолипецкий металлургический комбинат и связанный с ним крупнейший промышленный узел. Главная особенность станции – наличие большого объема грузовой работы, для реализации которой задействованы 4 вагоноопрокидывателя, три приемоотправочных парка, один сортировочный, две горки и другие составляющие инфраструктуры. Здесь работает 8 маневровых локомотивов.

Станция Екатеринбург – Сортировочный – крупная двусторонняя сортировочная станция сетевого значения. Имеет классическую структуру. Рассчитана на очень большой объем работы по формированию – расформированию поездов, пропуску транзитного вагонопотока без переработки, обработки местного вагонопотока в адрес подъездных путей крупных промышленных предприятий города.

Станция Карымская (Забайкальская железная дорога). Особенностью является смена трех типов поездных локомотивов. На иркутское и хабаровское направление отправляются поезда с электровозной тягой, но разными по мощности локомотивами в связи с особенностями уклонов путей, а на Забайкальск уходят тепловозы. В связи с этим, на станции очень высокая загрузка горловин подачей их к поездам и уборкой в депо.

Многочисленные вычислительные эксперименты на модели позволили определить технологические ущербы при сходах подвижного состава на ст. Новолипецк. В нормальных условиях станция может переработать заданный поток с достаточно хорошими результатами, приведенными во фрагменте программы (таблица 1).

Эксперименты на модели проводились для случаев технологического «окна» в связи с устранением схода подвижного состава, продолжительностью 120 мин, 180 мин и 240 мин. «Окно» в 240 мин на стрелке 205 вызывает ухудшение работы станции. Увеличился простой на станции с 5.91 часа до 6.17 часа, уменьшилось число отправленных вагонов. Но станция ещё справляется с работой. Другая картина при сходе вагона на стрелке 110. При «окне» в 180 мин – 2 поезда не принято (таблица 2). Вывод – эта группа стрелок создает более высокую функциональную уязвимость.

Эксперименты показали, что определить элементы, вызывающие наибольшую функциональную уязвимость станции, нельзя по формальным признакам. У группы стрелок 205 и загрузка выше, и задержки в нормальных условиях из-за них больше. Но более опасны сходы на стрелке 110. Взаимодействие сложной структуры и технологии порождает нелинейные, трудно предсказуемые зависимости (рисунок 10, рисунок 11).

Таблица 1 – Показатели работы ст. Новолипецк на период моделирования (во фрагменте программы расчета средний простой вагона в часах)

Таблица 2 – Показатели работы ст. Новолипецк при технологическом перерыве 180 мин на стрелке 110 (во фрагменте программы расчета средний простой вагона в часах)

  Возрастание простоя-51

  Возрастание простоя вагонов-52

Рисунок 10 – Возрастание простоя вагонов при сходе подвижного состава в горловинах станции

С целью определения технологических ущербов при сходах подвижного состава на ст. Екатеринбург-Cортировочный, проведены расчеты на модели для нормальных условий, которые показали, что потенциально проблемными местами (с наибольшими задержками) являются горка 2 четной системы и группа стрелок 402-448 в выходной горловине парка отправления четной системы (рисунок 12). В экспериментах заданы такие же технологические «окна», как и в предыдущем эксперименте.

При сходе на стрелках 402-448 задерживаются поезда в четном парке отправления ЧПО (рисунок 13, 14).

час,

 мин,  Влияние схода вагона в-53 мин,

Рисунок 11 – Влияние схода вагона в горловинах на переработку потоков

  «Узкое место» стрелка 402-448 в-54

Рисунок 12 – «Узкое место» стрелка 402-448 в выходной горловины четного парка отправления

Рисунок 13 – Схема станции Свердловск-Сортировочный с выделением лимитирующих зон

  Простои вагонов в четном-56

Рисунок 14 – Простои вагонов в четном парке отправления при сходе подвижного состава в выходной горловине станции

При сходе вагона на горке 2 естественным образом возрастают задержки в ожидании роспуска и многие другие (рисунок 15).

час,

Рисунок 15 – Возрастание задержек вагонов из-за схода подвижного состава на 2 горке четной системы

Для определения технологических ущербов при сдвиге груза выбрана ст. Новолипецк, на которой постоянно производится роспуск с горки вагонов со слябами, пакетированным металлом и стальными рулонами, которые крепятся растяжками и упорами. И на станцию для комбината прибывает разнообразное оборудование, которое, крепится на платформе. В модель вставляется после осмотра вагона операции его отцепки и подачи в ремонт (рисунок 16). Для этого приходится выполнить довольно сложную конфигурацию передвижений локомотива с составом, вагоном и резервом. В диссертации подробно описана технология вагона со сдвигом груза на пути, предусмотренные для вагонов с коммерческими браками. При этом занимается почти вся горловина станции (рисунок 17).

Рисунок 16 – Функциональная структура модели с операцией уборки вагона со сдвигом на станции Новолипецк

Расчеты на модели показывают, как появление вагонов со сдвигом отражается на показателях работы станции (рисунок 18).

  Возрастание полного и-60

Рисунок 18 – Возрастание полного и расчлененного простоя вагонов

при появлении вагонов со сдвигом груза

Сущность экспериментов с целью определения технологических ущербов при выходе из строя устройств электрической централизации (ЭЦ) состоит в том, что маршруты начинают готовиться вручную, возникает проблема с поездными и маневровыми операциями, которые становятся более продолжительными. Стрелочные горловины – более занятыми, и из-за них возникают дополнительные задержки.

Например, в эксперименте ЭЦ не работала в течение трех часов на группе стрелок в нечетной горловине. В результате возросли задержки из-за стрелок с 3.23 час до 11.39 час. Проблемы возникают, в основном, при подаче и уборке локомотивов, что можно увидеть из фрагмента функционально-структурного анализа, который выдает модель (таблица 3).

Таблица 3 – Распределение задержек по операциям при выходе из строя устройств электрической централизации

Таким образом, модель позволяет оценить последствия выхода из строя устройств автоматики, и посмотреть, как изменится общий простой по станции с расчленением этого показателя по паркам.

В главе 7 разрабатываются пути повышения функциональной надежности железнодорожных станций. С этой целью предлагаются методы снижения их функциональной уязвимости.

В предыдущих главах показано, что если станция имеет явно выраженные «узкие места», ее функциональная уязвимость весьма высока. Технологический сбой, затрагивающий это «узкое место», приводит к значительным технологическим потерям. То есть, ставится задача гармонично согласовать технологию и структуру для устранения проблемных элементов (рисунок 8). Для их согласования эффективно используем оптимизирующую процедуру «имитационный спуск», позволяющую многократно снизить число экспериментов на модели для нахождения элементов, вызывающих функциональную уязвимость. На станции несколько сот стрелок, а значит и электроприводов, десятки рельсовых цепей и так далее. Стоит проблема – в каком порядке исследовать потери от их выхода из строя? Предлагается методика, заключающаяся, во-первых, в определении «узких мест» структуры, во-вторых, применяется структурно функциональный анализ (разложение задержек по операциям), в-третьих, по операциям с наибольшими задержками используется метод технологической разгрузки, наконец, дополнительно производится анализ загрузки элемента всеми видами операций для технологической разгрузки.



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.