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 | 4 |   ...   | 5 |

Теоретические основы рационального размещения элементов железнодорожных промышленных транспортно-технологических систем

-- [ Страница 2 ] --

В большинстве существующих железнодорожных ТТС на долю промышленных грузовых железнодорожных перевозок приходится: 95 % общего объема – в Гуково-Зверевском узле, до 92 % – в Магнитогорском узле, 89 % – в Нижне-Тагильском, 96 % – в Дебальцево-Должанском, 79 % – в Карагандинском. Протяженность железнодорожных линий этих узлов достига­ет 700 км, число железнодорожных станций приближается к 32. В настоящее время функционирует свыше 116 предприятий межотраслевого промышленного железнодорожного транспорта (ППЖТ), объединенных в 50 акционерных обществ, и два государственных предприятия. Ежегодно всеми ППЖТ перевозится около 250 млн т грузов и выполняется свыше 180 млн т погрузочно-разгрузочных работ.

Крупные промышленные железнодорожные узлы развиваются, как правило, по смешанным схемам: кольцевым и тупиковым с примыканием к общесетевой станции, расположенной под углом или перпендикулярно к производственно-складской системе; с примыканием к промышленной станции с параллельным и последовательным размещением предприятий.

Исследования трудов отечественных и зарубежных ученых показывают, что чаще всего для поиска оптимальных моделей распределения грузопотоков промышленных узлов, размещения распределительных центров используются методы экономико-математического программирования, теории массового обслуживания, экспертных оценок. Однако методы комплексного рационального размещения объектов промышленно-транспортных систем с учетом современных социально-экологических факторов исследованы недостаточно.

Так как Северный Кавказ с уникальными рекреационными ресурсами является, пожалуй, единственной крупной здравницей России, то в создании единой методологии размещения и проектирования элементов ТТС необходимо учитывать воздействия производственно-транспортных объектов на окружающую среду (ОС).

При проектировании и размещении предприятий в узлах следует учитывать, что основными источниками загрязнения ОС являются производства черных и цветных металлов, моторных топлив, резинотехнических изделий, дорожно-строительных материалов. Например, промышленные узлы нефтеперерабатывающей и химической промышленности используют до 30 видов сырья и до 100 видов ингредиентов; на среднем НПЗ насчитывается до 1500 трубчатых печей, в которых сжигается 6–8 % топлива от общего количества перерабатываемой нефти.

Для анализа социальных факторов (численность населения, миграция, темп роста) можно использовать демографические модели – правило 72; уравнение Ферхюльста–Перла:

где – численность населения в момент времени t при t = 1, 2,…, k; – численность населения в момент времени t = 0; s, r – вещественные положительные постоянные роста населения, причем

В оценке эффективности размещения транспортных подсистем необходимо учитывать степень пассажирской доступности для доставки трудящихся к местам производства и перемещения в непроизводственных сферах. Пассажирскую доступность можно оценивать стоимостным выражением сэкономленного времени проезда по формуле где – экономия времени на проезд трудящихся за счет рационального проектирования транспортной сети узла, пассажиро-час; – стоимость одного пассажиро-часа, руб.

Потери производительности труда вследствие транспортной усталости возможно оценивать косвенным показателем – потерей заработной платы с функциональной зависимостью .

Таким образом, необходимо формирование общей интегральной функции оценки варианта рационального размещения производственных и транспортных подсистем узла с учетом комплексных структурно-технологических требований.

Заложенная выдающимися отечественными проектировщиками в XX веке теория рациональной компоновки системных элементов промышленно-транспортных узлов претерпела ряд незначительных изменений, вызванных в первую очередь техническим прогрессом. Однако, прогрессивный блочно-модульный подход в компоновке производственно-транспортных объектов имеет недостаточное применение и не формализован в виде сквозной универсальной модели от микро- до макроуровня узла с критериями экономической эффективности. В диссертации исследуется вопрос создания теории рационального проектирования и размещения элементов транспортно-технологических и складских систем в промышленно-транспортных узлах на основе новых адаптированных методов и алгоритмов.

Во второй главе «Основные факторы, определяющие эффективность размещения и исполь­зования комплекса станционных устройств в промышленных узлах» выполнен анализ грузо- и пассажиропотоков СКЭР до 2020 г. По прогнозам государственных программных документов в транспортной сфере намечается их рост по сравнению с 2007 г. За счет развития существующих портов и портовых станций Азово-Черноморского бассейна, нового строительства порта Железный Рог в Крымском узле Таманского полуострова, накопительной станции с терминалом на 9 км, строительства и электрификации двухпутных линий годовой объем перерабатываемых экспортно-импортных грузов может достичь 100 млн т. Основными грузами являются нефть и нефтепродукты, лес, металл, уголь, удобрения, цемент. На Таманском направлении намечается в перспективе пропуск более 50 пар грузовых поездов. К курортам Черноморского побережья ожидается рост пассажиропотоков в 2 раза по сравнению с существующим положением. Предлагается перераспределить 25 пар пассажирских поездов с Новороссийского направления на Анапское.

Существующая топология путевого развития промышленных узлов и станций, мощности сортировочных и перерабатывающих устройств не позволяют освоить растущие потребности в перевозках грузов и пассажиров в рассматриваемом регионе. Наличие однопутных линий на основных направлениях подходов к портам уже сейчас сдерживает освоение растущих объемов из-за отсутствия резервов пропускной способности.

Требуется развитие практически всех железнодорожных и промышленных узлов СКЭР: Ростовского, Лиховского, Краснодарского, Крымского, Новороссийского и др. Промышленные станции узлов (заводские, портовые, грузовые) не имеют современных сортировочных устройств. Расформирование вагонов выполняется маневровыми локомотивами толчками и осаживанием с использованием тормозных башмаков.

Исследование емкости путевого развития общесетевых станций Шахтинского, Гуковского, Новороссийского, Краснодарского, Ростовского, Крымского и других промышленных узлов показало, что более 50 % станций имеют короткую длину путей: до 720 м – 14 %; до 849 м – 40 %; до 1049 м – 35 %; свыше 1050 м – 11 %. Удельный вес суммарной длины станционных путей по отношению к общей протяженности железнодорожной сети промышленных узлов ведущих отраслей промышленности сильно различается и состав­ляет: для черной металлургии – более 17 %, для угольной промышленности – 14–15 %, в машиностроении – 10–12 %, в энергопроизводящих узлах – 8–9 %.

Анализ зависимости путевого развития 58 станций основных узлов СКЭР от количества обслуживаемых ими предприятий обрабатывающей и добывающей промышленности (рис. 2) показал, что имеется значительный разброс значений с наибольшей плотностью путевой топологии от 3-х до 45 путей (без учета главных путей) при количестве предприятий от одного до 28. В областях полученных значений можно наметить кривые аппроксимации значений: 1) – для постов, разъездов и промежуточных станций с количеством путей до 15; 2) – для небольших грузовых станций с количеством путей 10–30; 3) – для распределительных станций с количеством путей 25–45; 4) – для крупных (опорных) грузовых станций с количеством путей 50–100; 5) – для внутриузловых сортировочных станций с количеством путей более 90. Для небольших станций графики зависимостей имеют экспоненциальный характер с переходом в линейную зависимость для крупных узловых станций.

Рисунок 2 – Схема зависимости путевого развития станций

от количества обслуживаемых предприятий

На промышленном железнодорожном транспорте характерной особенностью является небольшая протяженность железнодорожных путей на одном предприятии – в среднем около 7 км. Более 75 % промышленных предприятий имеют протяженность путей до 2 км и только 10 % – более 5 км. Хотя, на предприятиях открытых горных разработок и производств с полным металлургическим циклом путевое развитие может достигать 300 км и более.

Промышленные сортировочные станции (их в металлургии – 8, в угольной промышленности – 10, «Промжелдортрансе» – 5) в перспективе сохраняют свою основную функцию по переработке вагонопотоков и формированию маршрутных поездов. Заводские и грузовые станции (их около 1000) организуют маневровую работу по подаче и уборке вагонов грузополучателям; подборку и распределение порожних вагонов предприятиям; регулирование отправления передач на ЗСС; согласование ритма работы с общесетевыми станциями. Путевое развитие промышленных станций и их техническая оснащенность значительно отстают от станций транспорта общего пользования и требуют дальнейшего переустройства и модернизации.

Комплексные требования к проектированию железнодорожных станций в промышленных узлах можно представить укрупненной схемой (рис. 3).

Рисунок 3 – Комплексные требования к проектированию и размещению железнодорожных станций в промышленных узлах

Исследования зависимости количества приемоотправочных путей на промышленных сортировочных (грузовых) станциях от числа принимаемых или отправляемых поездов (подач) показали, что наибольшую достоверность для описания имеют аппроксимационные полиноминальные и степенные функции.

Зависимость рациональной величины съема вагонов с одного пути сортировочного парка промышленной станции от количества вагонов в расформировываемом поезде и количества приведенных назначений имеет логарифмическую зависимость. Максимальная достоверность линии тренда R2 достигается для 40 вагонов в расформировываемом поезде и 20–30 обслуживаемых гру­зовых фронтов (рис. 4).

  Диаграмма зависимости-18

Рисунок 4 – Диаграмма зависимости величины съема вагонов с одного пути сортировочного парка от количества вагонов в расформировываемом поезде (подаче)

Уровень организации транспортно-технологических операций в промышленном узле зависит от взаимодействия системных элементов с различными свойствами. Для целей исследования топологии про­мышленной железнодорожной сети (ПЖДС) используются вероятностные и логико-функциональные зависимости с адаптацией критериев рациональности размещения. ПЖДС включает в себя узлы распределения вагонопотоков и соединительные связи (ж.-д. пути). Учитывая это, технологические линии обслуживания грузо- и поездо­потоков (Ti) в узле могут быть совмещены с соот­ветствующим уровнем технического оснащения станционных структур (Pj) и пространственным расположением (Sk). Уравнениями можно описать ряд трансформационных действий (композицию соответствий), сводящих технологические операции, мощность путевого развития и пространственное положение ТТС узла к видам произведений множеств:

где – подмножество технологических операций;

– подмножество вариантов станционных структур (промышленно-транспортных объектов);

– подмножество пространственных положений системных элементов узла;

Q, R, Z – композиции соответствий подмножеств.

Ограничивающим критерием является совпадение области значений первого соответствия с областями определений второго и третьего соответствия

Композиция соответствий подмножеств q={технологические операции, вариант станционной структуры} и r ={вариант станционной структуры, пространственное положение} запишется в виде . Так как модельная схема взаимодействия элементов транспортных систем узла является зависимой функцией, то для исследования применяется (с допущениями) аппарат неоднородных по времени цепей Маркова.

В рассматриваемой главе разработаны рациональные транспортно-технологические структуры промышленных сортировочных и грузовых станций как многоканальных систем обслуживания. Уточнен моделирующий алгоритм функционирования транспортно-технологической системы железнодорожной станции и сформирована блок-схема алгоритма (рис. 5) процесса обслуживания заявок технологических фаз станции, где , , , – базисные элементы ТТС станции.

Для формализации скорости транспортного обслуживания железнодорожной ТТС введен критерий оценки – коэффициент задержки по видам подсистем с определением уровня организации подсистемы маневровой работы , который выражается через интегральный безразмерный показатель, оценивающий количественную и качественную стороны организации технологического процесса. Функция имеет вид

где – продолжительность межоперационных интервалов; – продолжительность технологических операций; – удельные приведенные расходы по подсистеме.

  Блок-схема алгоритма процесса-41

Рисунок 5 – Блок-схема алгоритма процесса обслуживания заявок

Временная характеристика использова­ния элементов транспортных подсистем по времени и их длительность занятия оценивается коэффициентом задержки обслуживания, который равен

,

где – количество транспортных подсистем, участвующих в передаче вагонопотока;

– общее время нахождения вагонопотока в i-й транспортной подсистеме узла с учетом времени ожидания обслуживания;

– время непосредственной обработки вагонопотока в i-й транспортной подсистеме промышленно-транспортного узла.

Совокупность исследований, выполненных в данной главе, позволила определить техническое состояние станционных устройств портовых, промышленных (заводских) и грузовых станций общей сети; установить факторы, влияющие на эффективность взаимного размещения предприятий и станций в узлах при отводе земель и удобстве транспортного обслуживания, установить перспективные направления развития железнодорожных ТТС на основе прогнозируемого роста грузо- и пассажиропотоков юга России.

В третьей главе «Разработка математических моделей функционирования взаимоувя­занного комплекса производственно-транспортно-складских устройств в узлах» рассматриваются научные основы рационального размещения производственных, транспортно-технологических и складских систем в промышленных узлах на основе универсальных моделей сквозного проектирования. Сложность транспортного узла определяется числом системных элементов; мощностью транспортных потоков, обслуживаемых ими; разветвленностью технологических связей и сте­пенью их взаимодействия; удобствами эксплуатации и т.д. Изменение уровня организации системы характеризуется изменением ее неопределенности, мерой степени которой принята энтропия где Ai – состояние системы; P(Ai) – вероятностный показатель состояния системы (i = l,2,..., n); n – количество возможных состояний системы; а = 2 – основание логарифма.

В общей системе «промышленно-транспортный узел» можно выделить основные три подсистемы в соответствии с методикой зонирования:

- «транспортно-складская зона» ТСЗ с ;

- «производственно-заводская зона» ПЗЗ с ;

- «предзаводская и административная зона» ПЗА с .

Каждую подсистему можно характеризовать энтропией двух случаев: вероятностью безотказной работы p и вероятностью отказа (задержек) q=1–p. Тогда . Для промышленно-транспортной системы, состоящей из ряда зависимых подсистем, энтропия равна сумме энтропии одной из составных подсистем и условных энтропии остальных подсистем

где j – индекс соответствующей подсистемы;

– условные энтропии внутренних системных элементов j-подсистемы.

Уровень организации производственно-транспортной системы можно определить из выражения где . Тогда

.

Для оценки эксплуатационной надежности размещаемых элементов ТТС может использоваться аппарат теории вероятностей по видам транспортных связей объектов (станций, предприятий, терминалов, баз). При последовательном соединении надежности р1, р2, …, рn блоков приводят к следующей надежности

где – среднее прибытие заявок за время t.

Для параллельно соединенных объектов ТТС –

Последовательность рационального проектирования транспортно-технологических систем промышленного узла на основе системно-матричного представления следующая:

1 – фиксируются центры распределения грузопотоков промышленного узла со стороны железнодорожного, автомобильного, водного и других видов транспорта с назначением точек входа груза (сырья) (tвх): заводские сортировочные, сырьевые станции; точек выхода (tвых): примыкание предзаводских площадок к магистральной автодороге или другим видам транспорта;

2 – определяются положения селитебной (СЗ) и защитных зон (ЗЗ) по намечаемому уровню размещения и виду развития производства, категории промышленности и перспективе роста;



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |
 





 
© 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.