Удосконалення методів формування составів багатогрупних поїздів на витяжних коліях

Abstract

Ефективна організація маневрової роботи на залізничних станціях є одним із ключових чинників забезпечення ритмічності перевізного процесу та зменшення простою вагонів. Особливої складності набуває технологія формування багатогрупних составів поїздів, коли маневрові операції виконуються за складними схемами та залежать від параметрів колійного розвитку, пропускної та переробної спроможності станції, а також від прийнятого плану формування поїздів [1-3]. Традиційні підходи до нормування часу маневрової роботи формувалися в умовах іншої організації праці, нижчого рівня механізації та менш жорстких вимог до безпеки руху. Це призводить до розбіжностей між діючими нормативами та фактичними витратами часу при виконанні сортувальних та складацьких операцій [1, 4]. Сучасні тенденції розвитку залізничного транспорту пов’язані з переходом до полігонних технологій управління перевізним процесом, підвищенням вимог до безпеки маневрових операцій, скороченням чисельності складацьких бригад і впровадженням автоматизованих систем планування та управління роботою станцій [4, 5]. За таких умов постає завдання уточнення нормативних витрат часу на виконання комплексних маневрових операцій та розроблення методів вибору раціональних схем формування багатогрупних составів з урахуванням реальних обмежень інфраструктури, насамперед довжини витяжних колій [3, 6]. Об’єктом дослідження є процес формування багатогрупних составів поїздів на залізничних станціях. Предмет дослідження – методи вибору порядку та нормування тривалості маневрових операцій по формування багатогрупних составів поїздів. 4 Мета роботи: удосконалення аналітичних методів нормування тривалості маневрових операцій сортування та збирання вагонів для урахування сучасної технології виконання маневрових робіт, оцінка впливу довжини витяжних колій на тривалість формування составів багатогрупних поїздів. Методи дослідження – теорія експлуатації залізниць, дослідження операцій, математична статистика. Практичне значення одержаних результатів полягає у тому, що в ході її виконання отримані нові нормативи часу на виконання комплексних операцій сортування та збирання вагонів на витяжних коліях, а також отримано залежність витрат часу на формування составів багатогрупних поїздів від довжини витяжної колії. У кваліфікаційній роботі виконано комплексне дослідження процесу формування багатогрупних поїздів на сортувальній станції. Проаналізовано історичну еволюцію методів нормування маневрової роботи, порівняно сучасні умови експлуатації з тими, за яких формувалися діючі нормативи, а також встановлено основні чинники, що впливають на тривалість сортування та збирання вагонів. Особливу увагу приділено аналізу складу елементарних операцій та їхньому нормуванню, що дозволило отримати нові формули для розрахунку часу на комплексні маневрові процеси. У ході дослідження було встановлено, що чинні комплексні формули нормування часу формування багатогрупного состава істотно занижують реальні витрати часу – орієнтовно в три рази порівняно з розрахунками на основі норм часу на елементарні операції. Це свідчить про необхідність актуалізації нормативної бази та переходу до більш деталізованих моделей оцінки тривалості маневрової роботи, які враховують фактичні умови експлуатації та організації праці [4, 7]. На підставі структуризації маневрового процесу та аналізу елементарних операцій отримано нові аналітичні залежності для розрахунку норм часу на сортування й збирання вагонів на витяжних коліях. Удосконалено метод вибору порядку формування багатогрупних составів шляхом урахування обмежень корисної довжини витяжних колій. Запропонований 5 підхід базується на комбінаторному переборі можливих варіантів формування з використанням логічної нумерації груп вагонів та відкиданням варіантів, у яких кількість вагонів, що одночасно переміщуються на витяжну колію, перевищує її корисну довжину. На основі розрахунків та модельних досліджень, виконаних із використанням імітаційних та аналітичних моделей станційних процесів [6–8], встановлено залежність витрат часу на формування составів від довжини витяжної колії. Показано, що за умов, коли довжина витяжної колії становить 0,5 довжини состава, тривалість сортування зростає лише приблизно на 12 %, що узгоджується з діючими нормами проєктування, які допускають у складних умовах будівництва застосування таких довжин колій [6].Efficient organization of shunting operations at railway stations is one of the key factors ensuring the stability of the transportation process and reducing wagon idle time. The technology of forming multi-group train consists becomes particularly complex when shunting operations follow intricate schemes and depend on the track development layout, the station’s processing and throughput capacity, as well as the adopted train make-up plan [1–3]. Traditional approaches to time norming of shunting work were developed under different working conditions, lower levels of mechanization and less stringent safety requirements. Consequently, significant discrepancies arise between existing time norms and the actual duration of sorting and train make-up operations [1, 4]. Modern railway development trends are associated with the transition to corridor-based traffic management technologies, stricter requirements for shunting safety, reduced staffing of train make-up brigades, and the implementation of automated planning and station management systems [4, 5]. Under such conditions, the need arises to refine the normative time required for complex shunting operations and to develop methods for selecting rational schemes for forming multi-group train consists, taking into account real infrastructural constraints, particularly the length of pull-out tracks [3, 6]. The object of the study is the process of forming multi-group train consists at railway stations. 7 The subject of the study is methods for selecting the sequence and determining the duration of shunting operations when forming multi-group train consists. The purpose of the work is to improve analytical methods for norming the duration of wagon sorting and train make-up operations, taking into account modern shunting technologies, and to assess the influence of pull-out track length on the duration of forming multi-group train consists. Research methods include railway operations theory, operations research, and mathematical statistics. The practical significance of the research lies in obtaining new time norms for performing complex wagon sorting and assembling operations on pull-out tracks, as well as deriving the dependence of the total time required to form multi-group train consists on the length of the pull-out track. The thesis presents a comprehensive study of the formation process of multi-group trains at a classification yard. A historical analysis of shunting norming methodologies was conducted, and modern operational conditions were compared with those under which the existing standards were developed. Key factors influencing the duration of wagon sorting and assembling operations were identified. Particular attention was paid to the decomposition of shunting operations into elementary actions and their norming, which made it possible to derive new formulas for calculating the duration of complex shunting processes. The research findings demonstrate that the currently used complex formulas for norming the time required to form multi-group train consists significantly underestimate real operational time-approximately threefold compared with calculations based on elemental time norms. This confirms the need to update the normative base and adopt more detailed models for evaluating the duration of shunting operations that accurately reflect modern working conditions [4, 7]. Based on the structural analysis of the shunting process and elementary operations, new analytical dependencies were obtained for calculating time norms for wagon sorting and assembling on pull-out tracks. A method for improving the selection of the formation order for multi-group train consists was developed by incorporating pull-out track length constraints. The proposed 8 approach relies on combinatorial enumeration of possible formation sequences using logical renumbering of wagon groups and eliminating variants requiring more wagons to be placed on the pull-out track than its usable length allows. Using analytical and simulation-based station process models [6–8], the dependence between train formation time and pull-out track length was established. The results show that when the pull-out track length equals 0.5 of the train consist length, the total sorting duration increases by only approximately 12 %, which aligns with existing design standards that permit such track lengths under constrained construction conditions [6].