ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ ПРОМЫШЛЕННОГО ТРАНСПОРТА

На углепогрузочные дороги до 75% порожних вагонов прибывает в последнюю четверть суток. Такая неравномерность поступления порожних вагонов в 1980-е годы сокращала почти на 25% добычу, обогащение и отправление угля. На предприятиях угольной промышленности из-за несвоевременности подачи порожних вагонов под погрузку приходилось совершать свыше 1,2 млрд тонно- операций с уже добытым углем, при этом ежегодно 24 млн тонн высококачественного угля превращалось в штыбы (пьшь).

Изыскивались и использовались меры, направленные на снижение неравномерности:

• — увеличение сменности работы транспортных цехов предприятий с целью организации круглосуточной погрузки и выгрузки, особенно в ночные часы;
• — сгущение погрузки в выходные и праздничные дни на работающих в эти дни предприятиях;
• — разрешение внеплановой отгрузки в выходные и праздничные дни;
• — восполнение недогруза одних предприятий за счет других;
• — регулирование подвода местных вагонов с тем, чтобы не превышать выгрузочные возможности получателей, планирование и регулирование погрузки с учетом выгрузочных возможностей получателей;
• — внедрение в узлах твердого графика развоза местного груза;
• — своевременная и точная информация клиентуры о подходе вагонов и грузов;
• — организация обращения технологических кольцевых маршрутов по твердому графику движения;
• — чередование пропуска транзитных и перерабатываемых поездов с целью наиболее ритмичной работы сортировочных станций;
• — контроль за продвижением порожних маршрутов и нормирование их передачи по 12-часовым периодам;
• — контроль за недопущением сдачи негодных под погрузку порожних вагонов между дорогами;
• — жесткий контроль за работой стыковых пунктов по передаче поездов и локомотивов;
• — повышение роли графика движения поездов, строгий контроль за его выполнением;
• — недопущение сгущенного отправления поездов к концу отчетных суток;
• — концентрация грузовой работы на опорных станциях, создание специализированных баз выгрузки массовых грузов, сокращение числа малодеятельных подъездных путей;
• — повышение надежности технических средств путем качественного содержания и ремонта.

Какие бы меры не применялись, неравномерность продолжала существовать и наносить огромные убытки. Проблема была решена в 1982 г., разработанной начальником Управления промышленного транспорта Министерства угольной промышленности СССР Б.О. Овсепяном и заведующим лабораторией ВНИИЖТ МПС Д.Ю. Левиным принципиально новой интенсивной технологией на основе кооперированного использования собственного подвижного состава.

Второй и третий вопросы возникли в период реформирования железнодорожного транспорта и создания открытого акционерного общества «Российские железные дороги». На основе опыта западных железных дорог и прежде всего Соединенных Штатов Америки, где в настоящее время 53% грузового вагонного парка принадлежит частным владельцам, планируется, что до 50% вагонного парка должно принадлежать таким собственникам. В 2004 г. в распоряжении независимых компаний уже находилось 26% парка грузовых вагонов, которые выполняли 21% грузовых перевозок, причем в наибольшей степени — высокодоходных: нефти и нефтепродуктов, минеральных удобрений, автомобилей, металлоизделий. Появление конкурентной среды породило и новые проблемы.

Рис. 3.4. Принципиальные схемы расположения станций примыкания, обогатительной фабрики и шахт и их транспортного обслуживания

В погрузочно-транспортных управлениях Минуглепрома СССР (МУП) (рассматриваемая технология внедрялась в 80-х годах XX столетия, когда были Министерство угольной промышленности и МПС, поэтому в тексте сохранены их названия), собственные вагоны использовались для перевозки рядового угля (горной массы) с шахт на обогатительные фабрики. После выгрузки вагоны в порожнем состоянии возвращались на шахты, а для вывоза продуктов обогащения на фабрики подавались порожние вагоны МПС, при этом возникал встречный порожний пробег собственных вагонов МУП и вагонов парка МПС. В зависимости от взаимного расположения станции примыкания, обогатительной фабрики и шахт эксплуатацию вагонов двух ведомств можно представить четырьмя схемами (рис. 3.4).

Транспортное обслуживание угледобывающих районов при ведомственном использовании вагонов по схемам рис. 3.4, б, в, г имело встречный пробег порожних вагонов. На схемах рис. 3.4, б и г он возрастал с увеличением расстояния между обогатительной фабрикой и станцией примыкания, на схеме рис. 3.4, в — с увеличением расстояния между обогатительной фабрикой и шахтами.

Прибытие поездов с порожними вагонами и условия работы обогатительной фабрики Черниговского разреза в Кузбассе

Обращение двух парков вагонов увеличивало объем маневровой работы на промышленной станции, обслуживающей обогатительную фабрику (см. рис. 3.4, а). Объем маневровой работы увеличивался и на других промышленных станциях, так же возрастал размер движения и на перегонах промышленного транспорта (см. рис. 3.4, б, в и г). При всех схемах неизбежны значительные резервные пробеги локомотивов. Дополнительный объем маневровой работы увеличивал содержание собственных вагонного и локомотивного парков.

Ежедневно обогатительные фабрики и шахты на одну смену останавливают производство для выполнения профилактических и плановых видов ремонта. В это время непроизводительно простаивал собственный парк вагонов.

Прибытие порожних вагонов МПС под погрузку характеризуется неритмичностью как по количеству, так и по времени (табл. 3.1). Например, коэффициент неравномерности посуточного поступления порожних вагонов на станцию Экибастуз 0,6 — 1,1. На Кемеровскую дорогу в последнюю четверть суток прибывает более 60% всех порожних вагонов. Учитывая, что в разрезах погрузка в вагоны осуществляется одновременно с добычей угля одними и теми же экскаваторами, несвоевременное обеспечение их порожними вагонами вызывает снижение добычи угля. Аналогичное положение и на безбункерных шахтах.

Рис. 3.5. Диаграмма простоя шахт, не имеющих аварийных складов, из-за отсутствия порожних вагонов за 6 месяцев, предшествующих работе по новой технологии: а — «Советску голь»; б — «Красноармейскуголь»; в — «Павлогра- дуголь»; левый столбец — часы простоя; правый столбец — число остановок

шахт

Резко снижается прибытие порожних вагонов под погрузку после последней подачи с полным сроком на выполнение грузовых операций в текущие отчетные сутки. Как правило, срывались подачи вагонов в 10, 14, 18 ч. Вот как выглядел в объединении «Павлоградуголь» график добычи угля и подачи под него вагонов. От 12 до 24 ч, когда на-гора выдают 55% суточной нормы угля, поступает всего 30% суточной нормы порожняка. Зато с 6 до 12 ч, когда на шахтах наступает технологический перерыв и добыча не превышает 10%, на подъездные пути прибывает 40% порожних вагонов. Это приводит к тому, что обогатительные фабрики из-за отсутствия порожних вагонов в среднем за сутки простаивают 2 ч, а в отдельные сутки — значительно больше. За это время одной обогатительной фабрикой не выдается 300—400 т обогащенного угля. Многие обогатительные фабрики и шахты не имеют складов для хранения сырья и готовой продукции, отсутствие порожних вагонов приостанавливает добычу горной массы на шахтах и вызывает простой собственных вагонов (рис. 3.5).

В связи с неритмичным прибытием вагонов под погрузку более 60% порожних вагонов подаются сгущенно (табл. 3.1), т.е. больше, чем необходимо в тот момент под погрузку. Это, как правило, происходит в начале отчетных суток и в период перед последней подачей вагонов с полным сроком на выполнение грузовых операций. В периоды сгущенного поступления порожних вагонов парка МПС часть из них простаивает в ожидании подачи под погрузку. Таким образом, отсутствие взаимозаменяемости двух парков вагонов при старой технологии работы подъездных путей приводило то к поочередному, то одновременному непроизводительному простою подвижного состава двух ведомств. Кроме ухудшения использования вагонов, имели место и невосполнимые потери в добыче, обогащении и отправлении угля.

Чтобы не останавливать работу шахт и обогатительных фабрик в условиях неритмичной подачи порожних вагонов под погрузку, часто собственные вагоны использовались как «склады на колесах» или уголь направлялся на аварийные склады, что увеличивало затраты на погрузочно-разгрузочные операции и снижало качество обогащенного угля.

Рассмотренная технология транспортного обеспечения погрузки угля имеет серьезные недостатки, которые связаны прежде всего с наличием ведомственных барьеров в организации перевозок и использовании подвижного состава.

Для устранения указанных недостатков была разработана принципиально новая интенсивная технология работы подъездных путей, использования подвижного состава и других технических средств, находящихся в ведении горняков, обогатителей и железнодорожников промышленного и магистрального транспорта [18].

Погрузочно-транспортные управления МУП, оставляя у себя на балансе собственные вагоны, стали использовать их в общем парке вагонов МПС как для выполнения технологических перевозок, так и для доставки грузов потребителям по железной дороге. Вагоны, принадлежащие предприятиям МУП, стали их обезличенной собственностью и получили название кооперированного технологического парка (КТП).

Для образования КТП предприятия приобретали новые или использовали имеющиеся у них собственные вагоны. КТП создается из вагонов, имеющихся на предприятиях МУП, по согласованию с Управлением железной дороги после технического осмотра вагонов, присвоения им принятой для парка подвижного состава МПС нумерации и соответствующей окраски.

В погрузочно-транспортных управлениях устанавливается норматив количества вагонов КТП, являющихся их обезличенной собственностью. Вагоны, поступающие на подъездной путь в пределах этого количества, учитываются как собственные, т.е. они, как и прежде, не участвуют в определении простоя вагонов на предприятии. Однако в отличие от старой технологии все вагоны, находящиеся на подъездном пути предприятия, используются для технологических перевозок и для погрузки «на выход» обезличенно, что как раз и позволяет исключить имеющиеся крупные потери в использовании вагонов, а также в работе шахт, разрезов и обогатительных фабрик. В результате меньшим общим вагонным парком достигается более эффективное использование основных фондов МПС и МУП.

По новой технологии порожние вагоны парка МПС со станции примыкания следуют сначала на шахты, загружаются горной массой и направляются на обогатительную фабрику. Здесь они проходят сдвоенные грузовые операции по выгрузке горной массы и погрузке обогащенного угля для перевозки потребителям по железной дороге. При недостатке под погрузку порожних вагонов МПС из-за неритмичного прибытия на обогатительные фабрики подаются вагоны КТП. При сгущенном поступлении порожних вагонов МПС они используются для технологических перевозок на подъездном пути. Многие погрузочно-транспортные управления имеют современные технические средства для ремонта вагонов. По новой технологии вместо собственных вагонов они стали ремонтировать вагоны парка МПС в счет возмещения затрат железной дороги по деповскому и капитальному ремонту вагонов КТП. Ежесуточная норма таких вагонов определялась в соответствии с нормами и расценками МПС и устанавливалась договором на эксплуатацию подъездного пути. В результате отпала необходимость текущего ремонта вагонов перед подачей под погрузку в вагонных депо МПС и сокращаются потери погрузочных ресурсов из-за неисправности части вагонов. Передача на подъездной путь технически неисправных вагонов позволила на станциях примыкания сократить объем маневровой работы по отцепке из составов негодных под погрузку вагонов и снизить простой местных вагонов. Организация текущего ремонта части вагонов на подъездных путях угольной промышленности способствовала увеличению погрузки и перевозки угля потребителям.

Так как вагоны КТП составляли собственность предприятий МУП, то на ответственном простое ветвевл ад ельца учитывались вагоны, находящиеся на подъездном пути сверх КТП. В связи с тем, что железная дорога не ведет учет технологических перевозок на подъездном пути, устанавливался один общий срок оборота для всех вагонов независимо от операций, выполняемых с ними на подъездном пути. Время нахождения вагонов на подъездном пути учитывалось по ведомостям безномерного учета. В целях сокращения простоя вагонов в целом по станции примыкания стали устанавливать в договоре на эксплуатацию подъездного пути единую норму простоя вагонов для станции и подъездного пути.

Как видно из приведенной технологии, вагоны КТП могут выполнять несколько функций:

• — резерва порожних вагонов — при временной нехватке вагонов МПС под погрузку из-за неритмичного поступления;
• — обменного парка — при взаимном использовании вагонов МПС для внутритехнологических перевозок и собственных вагонов МУП для доставки угля потребителям по железной дороге;
• — заменяющего парка — при поступлении под погрузку неисправных порожних вагонов МПС.

Новая технология внедрена на погрузочно-транспортных управлениях Кузбасса совместно с Кемеровской дорогой, в Донбассе совместно с Донецкой и Приднепровской дорогами и затем была внедрена на всех производственных объединениях по добыче угля страны. Накопленный опыт показал, что вагоны КТО позволяют в значительной степени снизить влияние неравномерности поступления порожних вагонов на размеры погрузки и отправления угля. В периоды временного отсутствия вагонов МПС предприятия МУП продолжали погрузку угля в кооперированный технологический парк с последующим обменом погруженных вагонов на порожние из парка МПС. Исключены невосполнимые потери отгрузки угля, связанные с остановкой шахт и обогатительных фабрик. Например, на ПТУ «Красноармейскпогрузтранс» дополнительная погрузка угля за счет вагонов КТП составила 23,4%, т.е. такое количество вагонов МПС было подано с неполным сроком на выполнение грузовых операций, но погружено за текущие сутки. Погрузка за первую половину суток превысила 50%, чего раньше достигнуть было невозможно. Аналогичные результаты получены и в других ПТУ, работающих по новой технологии. Использование вагонов КТП обеспечило необходимую равномерность подачи под погрузку. В связи с этим сократились штрафы железной дороги за необеспечение погрузки и простой порожних вагонов при сгущенном поступлении.

Новую технологию проиллюстрируем на примере работы станции Ароматная Приднепровской дороги и ПТУ «Павлоград- погрузтранс» за любые сутки. На 6 ч утра — последний срок полезной подачи порожних вагонов под погрузку за текущие сутки — погрузка угля обеспечена на 103 вагона. Раньше это и было бы максимальной погрузкой за текущие сутки, и все, что подавалось после 6 ч утра, шло на обеспечение погрузки в следующие сутки. При наличии же КТП железная дорога заблаговременно информирует, что по 36 вагонов будет подано в 7, 11 и 5 ч. ПТУ « Павлоград - погрузтранс» с таким расчетом, чтобы закончить погрузку к этому времени, подает вагоны КТП и при поступлении порожних вагонов МПС выдает вместо них уже погруженные. В результате при обеспечении погрузки с полным сроком на выполнение грузовых операций (103 вагона) общая погрузка в рассматриваемые сутки составляет 211 вагонов.

В связи с переносом срока последней полезной подачи порожних вагонов под погрузку за текущие сутки фактическая погрузка превышает обеспечение с полным сроком на выполнение грузовых операций: в ПТУ «Советскпогрузтранс» на 10—30%, «Красноармей- скпогрузтранс» на 60—70%, «Павлоградпогрузтранс» на 80—110% и т.д. Увеличение погрузки угля в текущие сутки за счет переноса последнего срока полезной подачи вагонов во многом зависит от доли сдвоенных грузовых операций на подъездном пути. Чем меньше доля сдвоенных грузовых операций, тем больше разрыв между обеспечением погрузочными ресурсами и фактической погрузкой. Так, в ПТУ «Советскпогрузтранс» почти вся погрузка обеспечивается вагонами после собственной выгрузки, поэтому здесь и наименьший прирост погрузки, а в ПТУ «Павлоградпогрузтранс» почти вся погрузка осуществляется за счет поступления порожних вагонов, что и дает наибольший эффект от переноса срока последней полезной подачи.

Перенос срока последней полезной подачи под погрузку за текущие сутки позволяет МПС использовать вагоны для дополнительной перевозочной работы в течение сэкономленного времени, в частности, без ущерба для объема перевозок угля увеличить попутную погрузку порожних вагонов, осуществлять многократные грузовые операции.

В связи с обменом части порожних вагонов МПС на груженые КТП снижен простой местных вагонов на всех станциях примыкания, работающих по новой технологии. Наибольшее сокращение простоя вагонов — на 3,3 ч достигнуто на станции Ароматная Приднепровской дороги, на которой больше доля обмениваемых вагонов. Сокращен простой вагонов и на других станциях, но меньше в соответствии с меньшей долей обмениваемых вагонов. За счет сокращения простоя вагонов погрузочные ресурсы трех указанных ПТУ, работающих по новой технологии, возросли на 500 вагонов в сутки, что обеспечило дополнительное отправление 1,5 млн т народнохозяйственных грузов в год. При согласованной работе железнодорожников и угольщиков по новой технологии появилась возможность регулирования отправления угольных маршрутов по твердым ниткам графика движения поездов, что положительно сказывается на повышении ритмичности работы железных дорог.

Технология работы с вагонами КТП повысила уровень маршрутизации перевозок угля, которая, как известно, сокращает переработку вагонов на технических станциях и ускоряет оборот вагонов. При формировании отправительских маршрутов достаточно часто возникают ситуации, когда для завершения накопления маршрута недостает некоторого количества вагонов МПС. Использование вагонов КТП в таких случаях с учетом его восполнения в последующие часы позволяет на 20—30% сократить затраты вагоно-часов на накопление составов. Раньше, до использования вагонов КТП, продолжительность накопления маршрутов часто увеличивалась на время технологического перерыва в работе шахт и обогатительных фабрик.

Рис. 3.6. Диаграмма погрузки маршрутов с углем на шахте им. Ленинского комсомола Украины (план погрузки — 70 ваг./сут.): а — старая технология;

6 — новая технология

С применением новой технологии появилась возможность так планировать периоды накопления отправительских маршрутов, чтобы их формирование завершалось до начала технологических перерывов в работе шахт и обогатительных фабрик (рис. 3.6). В связи с уменьшением затрат на накопление стало эффективным формирование дополнительных маршрутов. Уровень маршрутизации перевозок угля на предприятиях, работающих по новой технологии, возрос. Например, в ПТУ «Красноармейскпогрузтранс» он стал более 70%, а «Павлоградпогрузтранс» достиг 92%, в то время как в целом по Донецкому бассейну — 48%.

Часть грузов потребителям перевозится в собственных вагонах грузоотправителей. На станциях назначения такие вагоны не зачисляются на ответственный простой грузополучателей и, как правило, длительное время простаивают непроизводительно. По новой технологии вагоны КТП после выхода на пути МПС переводятся в рабочий парк и на станциях выгрузки зачисляются на ответственный простой грузополучателей, которые в этом случае заинтересованы в ускорении выгрузки. В результате сокращается простой вагонов и на станциях выгрузки.

Рис. 3.7. Анализ работы обогатительной фабрики разреза «Черниговский»: а — по старой технологии; б — по новой технологии; 1 — время работы фабрики; 2 — планово-предупредительный ремонт; 3 — отсутствие угля;

4 — отсутствие вагонов; 5 — неисправность механизмов; 6 — маневровые работы; 7 — забутовка течек; 8 — прочие причины

На железнодорожном транспорте при новой технологии решается и такая острая проблема, как очистка вагонов от остатков ранее перевозимых грузов перед подачей под погрузку. После подачи на подъездной путь вагоны КТП без очистки поступали сначала на шахту под погрузку и перевозили рядовой уголь на обогатительную фабрику. Здесь при выгрузке на вагоноопрокидывателе они естественным образом очищались ото всех остатков ранее перевозимых грузов и чистыми подавались под погрузку обогащенного угля для доставки потребителям по железной дороге. Увеличивались погрузочные ресурсы и ликвидировались затраты на очистку вагонов.

Значительный экономический эффект был получен на предприятиях производственных объединений по добыче и обогащению угля. Повышение ритмичности подачи порожних вагонов под погрузку обеспечило снижение простоя шахт, в первую очередь, не имеющих складов для хранения угля. Использование КТП позволило значительно снизить количество и продолжительность остановок шахт и тем самым сократить невосполнимые потери в добыче угля.

Ритмичное обеспечение порожними вагонами сократило непроизводительные простои и обогатительных фабрик. Например, в производственном объединении «Кемеровоуголь» (разрез «Черниговский») время простоя обогатительных фабрик сокращено в 3 раза. В свою очередь сокращение остановок обогатительных фабрик позволило снизить простои и из-за уменьшения неисправностей механизмов и дополнительной маневровой работы (рис. 3.7).

Использование вагонов КТП в зависимости от взаимного расположения шахт, обогатительных фабрик и станции примыкания позволило либо сократить, либо ликвидировать встречный пробег порожних вагонов (рис. 3.8).

Рис. 3.8. Схема порожних вагонопотоков парка МПС и МУП: а — старая технология;б — новая технология;п + т>п₁ + п;

т| = km, где к всегда < 1 ~ 0,95л;

г — плановый порожний вагонопоток МПС; т — число вагонов парка МУП;

п — число вагонов КТП;

к — коэффициент сокращения встречного порожнего пробега вагонов.

Работа по новой технологии в связи с более ритмичной подачей порожних вагонов под погрузку позволила значительно увеличить отгрузку угля потребителям непосредственно с шахт и обогатительных фабрик, минуя склады (рис. 3.9), что сократило объем погрузочно-выгрузочных операций на подъездных путях и способствовало сохранению качества добываемого угля.

Рис. 3.9. Диаграмма переработки угля и концентрата через склады: а — шахта «Павлоградская»; б — «Терновская»; в — «Советскуголь; г — ЦОФ «Ко- лосниковская»; д — ЦОФ «Пролетарская»; левые столбцы — переработка угля через склады при старой технологии, тыс. т; правые столбцы — переработка угля через склады при новой технологии, тыс. т

Внедрение новой технологии за счет исключения межведомственных барьеров и кооперированного использования подвижного состава дало следующий эффект в отраслях:

Для МПС:

• 1. Обеспечена ритмичная подача порожних вагонов под погрузку; ликвидировано невосполнимое сокращение объема перевозок; получен дополнительный доход от увеличения объема перевозок; сокращен простой порожних вагонов на станции примыкания в ожидании подачи под погрузку при сгущенном поступлении.
• 2. Перенесена на более позднее время последняя полезная подача вагонов под погрузку за текущие сутки; сокращен простой вагонов на подъездном пути; ускорен оборот вагона и увеличен объем перевозок.
• 3. Отпала необходимость текущего ремонта вагонов на станции примыкания перед подачей под погрузку; сокращены потери погрузочных ресурсов из-за поступления части вагонов неисправными; уменьшен объем маневровой работы на станциях примыкания по выкидке из составов негодных под погрузку вагонов.
• 4. На станциях примыкания устранена очистка части вагонов от остатков ранее перевозимых сыпучих грузов перед подачей под погрузку; увеличены погрузочные ресурсы; сокращен простой вагонов на путях очистки; сокращены затраты на очистку вагонов.

юо

• 5. Повышена эффективность и уровень отправительской маршрутизации; сокращены затраты вагоно-часов на накопление маршрутов на подъездных путях; сокращен объем переработки вагонов на технических станциях в пути следования маршрутов с углем.
• 6. Ликвидированы в составах, выводимых с подъездных путей, неисправные вагоны; сокращен объем маневровой работы на станциях примыкания по отцепке из составов неисправных вагонов.

Для Минуглепрома:

• 1. Установлена взаимозаменяемость вагонов общего парка вместо их специализации в зависимости от принадлежности к разным отраслям; повышена ритмичность подачи порожних вагонов под погрузку; ликвидирован встречный пробег порожних вагонов на подъездных путях и непроизводительный простой вагонов в ожидании работы, сокращена потребность в них; при необходимости на обогатительных фабриках появилась возможность выполнения сдвоенных грузовых операций — выгружается горная масса и в освобождающиеся вагоны грузится обогащенный уголь.
• 2. Повышена ритмичность подачи порожних вагонов под погрузку на шахты и обогатительные фабрики; снижены непроизводительные простои шахт и обогатительных фабрик; ликвидированы невосполнимые потери в добыче и обогащении угля.
• 3. Ликвидирован встречный пробег порожних вагонов на подъездных путях; сокращены размеры движения на перегонах подъездных путей; сокращены эксплуатируемый парк локомотивов и требуемый парк вагонов; сокращен штат локомотивных бригад; уменьшены затраты электроэнергии и топлива; сокращены затраты на содержание пути.
• 4. На обогатительных фабриках стали выполнять сдвоенные грузовые операции; сокращены размеры передаточной и маневровой работы на подъездных путях; сокращена потребность в подвижном составе.
• 5. Увеличена отгрузка угля на шахтах и обогатительных фабриках непосредственно в вагоны, минуя склады; сокращен объем погрузочно-выгрузочных операций; повысилась сохранность качества отправляемого угля.

Для оценки влияния вагонов КТП на работу конкретных предприятий Минуглепрома и МПС были выполнены расчеты с помощью моделирования работы подъездных путей и станций примыкания. Модели позволили рассмотреть все многообразие промышленного и магистрального транспорта и обслуживаемых ими предприятий. Результаты моделирования приведены в приложении.

Моделирование работы промышленного транспорта Минугле- прома и магистральных станций примыкания позволило оценить эффективность технологии своевременного обеспечения погрузки порожними вагонами. Модель — это представление в математических терминах того, что считается наиболее характерным в изучаемой системе. С этой целью работу подъездного- пути представили как систему массового обслуживания с тремя фазами:

• 1 -я—добыча угля на шахтах и отправление его в железнодорожных вагонах;
• 2- я — поступление угля с шахт на обогатительную фабрику;
• 3- я — обогащение угля на обогатительной фабрике и отправление его в железнодорожных вагонах.

Охарактеризуем работу каждой фазы с точки зрения теории массового обслуживания:

1-я фаза. Входящий поток определяется технологическим режимом работы шахт и их производительностью и представляет собой суперпозицию К потоков, описывающих процесс добычи угля на шахтах, примыкающих к одной обогатительной фабрике. Здесь К — число шахт. Поток, описывающий добычу угля на каждой шахте, является регулярным, т.е. можно считать, что заявки поступают на обслуживание постоянно, с постоянным интервалом, который зависит от производительности шахты и технологических перерывов.

Дисциплина обслуживания заявок — в порядке поступления «первым поступил — первым обслужился», причем максимальное количество одновременно занятых каналов соответствует фронту одновременной подачи вагонов под погрузку. Канал способен обслужить число заявок, соответствующих его мощности.

Количество каналов — число порожних вагонов, поданных под погрузку, — является случайной величиной и определяется марковским процессом. Все каналы являются параллельными, их число зависит от неравномерности поступления порожних вагонов на шахты и определяется уравнением Колмогорова-Чепмена. Для применения этих уравнений отметим, что за время At количество каналов изменится на

где С_погр — количество поступивших вагонов за время At; С_погр — количество погруженных вагонов за время At.

Для определения С_погрД/ и С_погрД/ отметим, что процесс прибытия порожних вагонов описывается распределением интервалов между группами порожних вагонов и дискретной случайной величиной с Здесь N — максимальное количество

поступающих порожних вагонов; Р — вероятность того, что поступает i порожних вагонов, в частности Р_г — вероятность поступления г порожних вагонов.

Считаем, что интервалы поступления порожних вагонов — случайные величины г|„ распределение которых, т.е. вероятность, что т|, не превосходит х, зависит от t и х, так как при /' близком ко времени последней подачи наблюдается сгущенное прибытие, т.е. вероятность < х) больше, чем для остальных t. Следовательно, вероятность того, что за время At поступит г вагонов, т.е. Спогр = г, равна:

+ 0(Д/) при г < N,

(ХА/) при г > N,

где X — интенсивность поступления групп порожних вагонов.

Здесь Px(r( < х) — производная по х функция распределения величины интервала между поступающими группами порожних вагонов. 0(Д/) — величина, пренебрежимо малая при At -» 0. Она означает, что поток поступления порожних вагонов ординарен, т.е. вероятность поступления двух и более групп вагонов за короткий промежуток времени существенно меньше, чем поступление одной группы.

Число погруженных вагонов за время At C_norpAt зависит от длины очереди в фазе, производительности погрузочных устройств, количества каналов в начальный момент времени и числа заявок на обслуживание.

если в начальный момент времени все С, каналов загружены;

если в начальный момент времени занято S < С, каналов; длина очереди равна 0,

где С, — количество каналов в начальный момент времени; р — производительность погрузочных устройств.

Следовательно, вероятность того, что в момент времени Т= t + At, в 1-й фазе будет j каналов, если в начальный момент времени Т = 0 действовало / каналов

где М — максимально возможное число каналов.

Выделим из суммы, записанной в правой части уравнения (3.2), слагаемое, соответствующее г = у, т.е. случай, когда число каналов осталось неизменным за время, прошедшее с Т = t до Т = t + At. Тогда

Следовательно,

Устремляя At -> 0 и используя выражения для С_погрД/ и С_погрА/, получим дифференциальные уравнения Колмогорова—Чепмена применительно к описанию числа каналов в 1-й фазе

Уравнение (3.3) соответствует случаю, когда в момент времени Т = t загружены все каналы. В соответствии с полученной ранее формулой для С_погрД? уравнение (3.3) модифицируется для случая неполной загрузки каналов. Символ V,₇ означает, что дифференциальные уравнения Колмогорова—Чепмена представляют собой систему уравнений, справедливых для любых двух индексов i и у. Для определения предела слагаемого, входящего в правую часть уравнений (3.3), необходимо воспользоваться полученными выше выражениями для At и С_погрД/ С_погр.

Отдельно рассматриваются случаи полной и неполной загрузки каналов в момент времени Т= t.

Если в момент времени Т = t все каналы загружены, то С_погрД/ = At ? ц • С, + (Ш, и поэтому:

где |^| — целая часть числа X.

Аналогично рассматривается случай неполной загрузки каналов. Подставляя полученные равенства в уравнения Колмогорова—Чепмена, получили систему дифференциальных уравнений, полностью описывающих изменение числа каналов в первой фазе.

Задаваясь начальными значениями, описывающими новую технологию работы подъездного пути, и используя уравнения Колмогорова—Чепмена, можно полностью описать смену состояний, т.е. числа каналов в 1-й фазе системы массового обслуживания.

Отдельного рассмотрения требует стационарный режим, когда технологический процесс можно считать установившимся. В этом случае Fj_t (t) = 0 и система дифференциальных уравнений превращается в систему линейных алгебраических уравнений, для решения которой можно использовать классические методы, например, метод исключения Гаусса.

2-я фаза. Поток заявок — выходящий поток из 1-й фазы, т.е. поступление рядового угля с шахт на обогатительную фабрику. Для определения его вида достаточно воспользоваться выведенными ранее уравнениями Колмогорова—Чепмена (3.3).

Функционирование 2-й фазы описывается так же, как и определение числа каналов в 1-й. Разница состоит в том, что уравнения Колмогорова—Чепмена, описывающие поведение 2-й фазы во времени, содержат в качестве исходных данных решение другой системы дифференциальных уравнений. Таким образом, используется итеративный способ решения дифференциальных уравнений Колмогорова—Чепмена.

Накопитель — склад обогатительной фабрики для рядовых углей. Очередь характеризуется вместимостью накопителя, при полном заполнении которого заявки во 2-ю фазу не принимаются.

Каналы — процесс обогащения угля на обогатительной фабрике. Число каналов обслуживания заявок постоянно и определяется техническими характеристиками обогатительных фабрик.

Дисциплина обслуживания — в порядке поступления. При наличии более одной обогатительной фабрики синхронизация времени прибытия производится с учетом их территориального расположения.

При замене нескольких обогатительных фабрик и шахт, расположенных на подъездном пути, одной обогатительной фабрикой и одной системой допускается известная неточность, которую можно математически оценить, если эта погрешность оказывает влияние на принимаемые решения.

3-я фаза. Входящий поток заявок — выходящий поток второй фазы (обогащенный уголь).

Накопитель — склад обогащенного угля. Очередь характеризуется вместимостью накопителя, при его заполнении заявки в 3-ю фазу не принимаются.

Число каналов — порожние вагоны — в каждый момент обслуживания является случайным и вычисляется так же, как и ранее.

Дисциплина обслуживания: — «Первым пришел — первым обслужил ся».

Все показатели, характеризующие работу предприятий МПС и МУП до и после внедрения новой интенсивной технологии, удобно представить в терминах теории массового обслуживания. После того, как разработан математический аппарат, отражающий функционирование подъездного пути, необходимо для каждой его составной части: шахт, обогатительной фабрики, складов и т.д. — построить наиболее простую математическую модель, используя которую можно получать показатели с необходимой точностью. Здесь возникает необходимость увязки универсальных, точных, но очень сложных моделей, метода математического моделирования и простых моделей. Процесс построения локальных моделей выполним в два этапа. На первом — технологические преимущества новой интенсивной технологии опишем с помощью адекватного им математического выражения, а на втором этапе — проведем анализ этих математических моделей. Сначала рассмотрим работу предприятий Минуглепрома, а затем МПС.

Минуглепром: 1. Повышается ритмичность подачи порожних вагонов на шахты и обогатительные фабрики; снижаются простои шахт и обогатительных фабрик.

Простои шахт возникают, когда очередь в 1-й фазе равна емкости накопителя. Следовательно, снижение простоя шахты при введении КТП означает, что

где L'_gA и L²g, — величины очередей в 1-й фазе при работе по прежней и новой технологии; Е — емкость накопителя.

Юб

Оценкой снижения простоя шахты является

Простои обогатительных фабрик возникают тогда, когда либо а_ъ = 0, либо L₂ = 0. Здесь а_ъ — свободная емкость накопителя в 3-й фазе, L₂ — количество заявок во 2-й фазе. Следовательно, вероятность того, что обогатительная фабрика не работает из-за отсутствия рядового угля или из-за отсутствия порожних вагонов, равна при прежней технологии

а при работе по новой технологии

Оценка снижения простоя обогатительной фабрики

Невосполнимые потери в добыче угля возникают тогда, когда накопители в 1-й фазе заполнены полностью. Вероятность этого равна: до использования КТП

после введения КТП

Ликвидируются невосполнимые потери в добыче угля.

2. Сокращается необходимый вагонный парк для выполнения того же объема грузовой работы за счет ликвидации встречного порожнего пробега вагонов, простоя вагонов в ожидании работы.

Вагонный парк, используемый до введения КТП, определяется исходя из распределения случайных величин числа каналов, определяемого уравнением Колмогорова—Чепмена; входящего потока и периодичности повторения среди каналов одних и тех же номеров (считается, что все каналы помечены и распределены, входящие в уравнение Колмогорова—Чепмена величины касаются только количества каналов, а не их загрузки).

Аналогично определяется вагонный парк после введения КТП. Разница между ними показывает, насколько эффективен КТП.

3. Сокращается объем маневровых работ и в связи с этим уменьшается эксплуатируемый парк локомотивов; сокращается штат локомотивных и составительских бригад; уменьшаются затраты топлива и материалов на выполнение маневровой работы; сокращаются затраты на содержание пути.

Сокращение объема маневровой работы зависит от количества высвобождаемых вагонов и может быть определено аналогично формулам, приведенным выше.

4. Увеличивается отгрузка угля непосредственно с шахт и обогатительных фабрик, минуя склады, в результате чего сокращается объем погрузочно-разгрузочных операций, лучше сохраняется качество добываемого угля.

Переработка угля через склады шахт свидетельствует о наличии очереди в 1-й фазе. Следовательно, сокращение переработки угля через склады означает, что средняя величина очереди в 1 -й фазе до введения КТП была больше. Математически это выражается неравенством

где L^lg ,, L²g , — соответственно длины очередей в 1 -й фазе до и после внедрения КТП; ML^xg х, ML²g , — соответственно их средние значения.

Разность между ними показывает, насколько сократится переработка угля через склады шахт. Складирование обогащенного угля означает наличие очереди в 3-й фазе. Сокращение складирования угля связано с уменьшением средней величины очереди в 3-й фазе и определяется аналогично.

МПС: 1. Устраняются издержки от неритмичной подачи порожних вагонов под погрузку, в том числе из-за невосполнимого сокращения объема перевозок, который определяется выходящим потоком из 3-й фазы СМО. Следовательно, невосполнимое сокращение объема перевозок

где MF_X — среднее значение величины выходящего потока в 3-й фазе до внедрения КТП; MF₁ — то же после внедрения КТП; |MF — обозначает абсолютную величину числа.

Необеспечение погрузки означает, что в 3-й фазе до внедрения КТП количество каналов меньше, чем заявок. Вероятность этого события

где Vз — количество требований в 3-й фазе до внедрения КТП; С’з — количество каналов в 3-й фазе до внедрения КТП.

За необеспечение погрузки взимаются штрафы.

Аналогично определяют вероятность необеспечения погрузки после внедрения КТП и тем самым оценивают эффект от уменьшения неритмичности подачи вагонов под погрузку.

Сгущение поступления означает, что в 3-й фазе каналы простаивают, т.е. число заявок меньше числа каналов.

Вероятность простоя порожних вагонов до внедрения КТП Р(А < ф; после внедрения Р(Ц, < ф.

Следовательно, КТП уменьшает вероятность простоя вагонов на

ар =р(Д < Ф - р(4 < Ф.

2. Переносится на более позднее время последняя полезная подача вагонов под погрузку за текущие сутки, что позволяет сократить простой вагонов на подъездном пути. Перенос последней полезной подачи вагонов на Т часов означает сокращение на эту величину простоя вагонов. За время Т можно без ущерба для перевозки угля увеличить попутную погрузку порожних вагонов, осуществить многократные грузовые операции, ускорить оборот вагона и увеличить объем перевозок.

На языке теории массового обслуживания перенос времени последней полезной подачи на Т часов означает увеличение числа каналов в системе (в 1-й и 3-й фазах) на f(T).

Значение f(T) означает количество новых каналов, подключающихся в 3-ю фазу за время T.f(T) является характеристикой марковского процесса, описывающего изменение количества обслуживающих каналов в 3-й фазе.

Марковский процесс задается количеством состояний: S₀, S_v N_s, — соответствующих количеству каналов обслуживания в фазе, и функциями переходов, определяющих вероятность перехода за время t из одного состояния в другое — Pj)(t) и определяющихся с помощью уравнений Колмогорова—Чепмена аналогично описанным выше.

3. Отпадает необходимость текущего ремонта вагонов перед подачей под погрузку (выполняется на путях ПТУ), в связи с чем сокращаются потери погрузочных ресурсов из-за неисправности части вагонов.

В терминах теории массового обслуживания это означает, что в 3-й фазе после внедрения КТП нет каналов с бесконечно большим временем обслуживания. Это позволяет оценить потери погрузочных ресурсов из-за неисправности части вагонов. Эффективность внедрения КТП определяется увеличением числа заявок, проходящих через систему массового обслуживания в единицу времени после ликвидации каналов с бесконечно большой длительностью обслуживания. Количество каналов с бесконечно большой длительностью обслуживания является случайным и описывается марковским процессом, аналогичным описанному выше. Наличие канала с бесконечно большим временем обслуживания означает, что неисправный вагон непригоден для использования, т.е. в терминах теории надежности является невосстанавливаемым.

Учет возможности восстановления приводит к рассмотрению канала не с бесконечно большим периодом обслуживания, а со временем обслуживания Г, до внедрения КТП и Т₂ — после внедрения, Т>Т₂.

4. Устраняется необходимость очистки части вагонов от остатков ранее перевозимых грузов, что позволяет увеличить погрузочные ресурсы, ликвидировать затраты на очистку вагонов.

В этом случае эффект от внедрения КТП является следствием изменения дисциплины обслуживания, приводящего к уменьшению времени обслуживания в 3-й фазе. В принятой ранее модели удобно условно считать, что до внедрения КТП очистка вагонов от остатков ранее перевозимых грузов производилась на обогатительной фабрике вместо станций примыкания. Обозначая К(Т) — количество обслуженных заявок в СМО при времени обслуживания в 3-й фазе Т, получим эффект от внедрения КТП

где Т₂ — время обслуживания в 3-й фазе после внедрения КТП; Т_х — тоже до внедрения КТП; С_очист — затраты на очистку вагонов.

Значения К(Т_Х) и К(Т₂) определяются с помощью уравнений Колмогорова-Чепмена.

5. Повышается эффективность и уровень отправительской маршрутизации за счет сокращения затрат вагоно-часов на накопление.

До внедрения КТП часто встречалась ситуация, когда до завершения накопления маршрута не хватало нескольких вагонов МПС из-за неритмичности их поступления. По новой технологии недостающие вагоны восполняются из КТП. Тогда можно считать, что накопление маршрутов производится не до фиксированной длины L, а разрешается колебание длины составов от L — R до L вагонов. R — количество вагонов КТП, которые можно использовать для завершения накопления маршрута.

Если же ранее при накоплении маршрутов разрешалось отправлять составы длиной от L_x до Ь₂ вагонов, то при новой технологии L_x уменьшается до L_x — R. Аналогично рассматривается процесс накопления маршрутов для фиксированного времени (отправление по «ниткам» графика движения поездов).

Описанные выше режимы накопления маршрутов допускают аналитическое описание. Математическим аппаратом является теория рекуррентных уравнений. Ввиду сложности они в книге не приводятся.

Приведенный математический аппарат позволил определить влияние вагонов КТП на показатели работы предприятий Мину- глепрома и МПС.

Регулирование — упорядочение, направление, приведение в состояние нормальной работы.