702

Наиболее неблагоприятным сочетанием отцепов на входе на первую тормозную позицию является сочетание П-Х-П (П — плохой бегун; Х — хороший бегун). В данном случае это не расчетные бегуны, а просто отцепы, у которых ходовые свойства первого и третьего хуже, чем ходовые свойства второго.

На рис. 3 приведена схема участка спускной части сортировочной горки.

Рис. 3. Участок спускной части сортировочной горки:

точки 1, 2; 3, 4 — начало и конец тормозных позиций (с учетом расстояния, равного половине базы вагона)

При расчете режима торможения необходимо рассчитать скорость выхода второго отцепа из тормозной позиции при известной скорости выхода из тормозной позиции первого отцепа. Зная скорость выхода первого отцепа из тормозной позиции и удельное сопротивление движению отцепа, можно рассчитать скорость входа отцепа на следующую (вторую) тормозную позицию. Таким образом, скорость входа первого отцепа на вторую тормозную позицию тоже можно считать известной.

На входе на первую тормозную позицию скорость хорошего бегуна (второго отцепа) больше скорости плохого (первого и третьего отцепов). На первой тормозной позиции отцепы движутся с торможением. Будем считать, торможению на первой тормозной позиции подвергается только второй отцеп (хороший бегун).

На выходе из первой тормозной позиции скорость второго отцепа (хорошего бегуна) меньше, чем скорость первого. Таким образом, линейный интервал и резервное время (время от момента освобождения стрелки или вагонного замедлителя первым отцепом до момента вступления второго) начинают увеличиваться. Увеличение резервного времени происходит до момента, пока скорость хорошего бегуна не окажется равной скорости плохого.

Так как интервал на первой тормозной позиции имеет величину, больше минимально допустимой, то и на второй тормозной позиции интервал между отцепами имеет величину, больше допустимой.

Предположим, что тормозная позиция и оператор или система автоматического управления вагонными замедлителями способны

11

точно выдержать заданную скорость выхода отцепов с тормозной позиции.

Для технологических горочных расчетов можно принять, что скорость движения отцепов по тормозной позиции при воздействии вагонных замедлителей изменяется по линейному закону.

Зная скорости движения первого отцепа на всех точках второго участка спускной части сортировочной горки, можно рассчитать время его движения. Поскольку время движения первого и второго отцепов по участкам первой тормозной позиции и межпозиционному участку одинаково, то

вого отцепа по первой тормозной позиции и межпозиционному участку; vпi, vхi — скорость первого и второго отцепов в точке i, м/с; g п, g х — ускорение свободного падения с учетом вращающихся частей вагона, м2/с2; iмп, i1тп — уклоны межпозиционного участка и первой тормозной позиции, ‰; wп, wх — удельное сопротивление, кгс/тс.

Данное уравнение можно решить численными методами или преобразовав его в уравнение 3-й степени. Путем решения уравнения 3-й степени рассчитывается скорость выхода отцепов с первой тормозной позиции.

Следующая задача — определение требований к точности работы первой тормозной позиции, расчет допустимых ошибок (погрешностей) операторов или систем автоматического управления тормозными позициями.

При недостаточном торможении второй отцеп (хороший бегун) выйдет с тормозной позиции с большей, чем нужно, скоростью. Значение tрез (время от момента освобождения стрелки или замедлителя предыдущим отцепом до момента вступления на них следующего отцепа) может стать меньше минимально допустимого значения на второй тормозной позиции. Кроме того, отцеп может войти на вторую тормозную позицию со скоростью, превышающей допустимую скорость входа отцепов на вагонные замедлители.

12

При излишнем торможении второй отцеп выходит с тормозной позиции с меньшей, чем необходимо, скоростью. В этом случае значение tрез для второй пары отцепов на второй тормозной позиции может стать меньше допустимого. Поскольку второй отцеп из принятого сочетания (П-Х-П) тормозится на второй тормозной позиции, возможно скорректировать скорость его движения и обеспечить необходимое значение tрез. Однако это приведет к ухудшению условий движения отцепов в стрелочной зоне. Допустимый интервал определяется по условию нормальной работы второй тормозной позиции.

Таким образом, при недостаточном торможении значение tрез на второй тормозной позиции может стать меньше допустимого для первой пары отцепов, а при излишнем торможении — для второй пары отцепов. Вследствие этого производится расчет крайних значений скорости выхода отцепов из первой тормозной позиции. Разница между расчетным значением скорости выхода отцепа из тормозной позиции и крайними значениями определит допустимую погрешность в работе тормозных позиций.

Следующий вопрос — расчет режимов торможения на второй (пучковой) тормозной позиции.

Сортировочная горка рассчитывается по условию разделения расчетных бегунов на последней разделительной стрелке. При этом полностью используются возможности интервального торможения. Таким образом, прицельное торможение на второй позиции возможно использовать только при более благоприятных сочетаниях отцепов, чем расчетные.

Вышесказанное не означает отрицания возможности и даже целесообразности использования второй тормозной позиции для прицельного торможения отцепов при их благоприятных сочетаниях во время расформирования составов на сортировочной горке. Кроме этого, прицельное торможение на пучковой тормозной позиции может использоваться в тех случаях, когда вагоны на путях подгорочного парка стоят до парковой тормозной позиции.

Торможение на второй тормозной позиции должно осуществляться таким образом, чтобы обеспечить достаточное значение tрез для первой и второй пары отцепов от первой до последней разделительной стрелки стрелочной зоны.

Скорость хорошего бегуна на выходе из второй тормозной позиции меньше скорости плохого. Начинают сказываться различия в ходовых свойствах плохого и хорошего бегунов. Поскольку стрелочная зона расположена на очень маленьком уклоне, скорость плохого

13

бегуна в процессе движения по стрелочной зоне падает. Скорость хорошего бегуна уменьшается значительно медленнее или не уменьшается вообще.

Почти повторяется ситуация с движением отцепов по скоростным участкам. Второй отцеп сначала движется медленнее, чем первый, но затем его скорость становится больше и он начинает нагонять первый отцеп. Значение tрез сначала увеличивается, а затем уменьшается. Задача состоит в том, чтобы значение tрез не уменьшилось до величины, меньшей минимально допустимой, до того, как будет пройдена последняя разделительная стрелка, т.е. до конца стрелочной зоны.

Чем позже скорость второго отцепа (хорошего бегуна) сравняется со скоростью первого отцепа (плохого бегуна), тем позже наступит максимум tрез и тем дальше будет вторая граница допустимого участка (участка, на котором tрез имеет значение, больше допустимого).

Таким образом, режимы торможения отцепов на первой и второй тормозных позициях должны строиться так, чтобы обеспечить минимальную скорость хорошего бегуна на выходе из второй тормозной позиции (и максимальную скорость плохого бегуна по условиям обеспечения допустимой скорости входа отцепов на парковую тормозную позицию).

Торможение отцепов на второй тормозной позиции производится по условию обеспечения максимального значения tрез между первой парой отцепов на второй разделительной стрелке стрелочной зоны (середина стрелочной зоны).

После этого производится проверка значения tрез на второй разделительной стрелке стрелочной зоны для второй пары отцепов и соблюдения условия vвх птп vдоп (обеспечение допустимой скорости входа отцепов на парковую тормозную позицию). Скорость входа отцепов на парковую тормозную позицию не должна быть больше максимально допустимой. Если это условие не выполняется, необходимо или увеличить мощность парковой тормозной позиции (что лучше всего, но требует значительных затрат), или производить расчет, приняв имеющуюся мощность парковой тормозной позиции.

Вэтом случае весь расчет ведется от парковой тормозной позиции. Если заранее известна мощность парковой тормозной позиции, то

можно рассчитать максимально допустимую скорость выхода отцепов из второй тормозной позиции. На рис. 4 представлена схема участка второй тормозной позиции и стрелочной зоны. Точки 3 и 4 — соответственно начало второй разделительной стрелки стрелоч-

14

ной зоны (–1/2 базы вагона) и конец второй разделительной стрелки стрелочной зоны (+1/2 базы вагона).

Рис. 4. Участок спускной части горки от второй тормозной позиции до разделительной стрелки

Максимальное значение tрез достигается при равенстве скоростей первого отцепа в точке 4 и второго отцепа — в точке 3.

Уклоны и длина участков известны. Известны скорость входа отцепов на вторую тормозную позицию, удельное сопротивление движению отцепов и скорость движения по стрелочной зоне первого отцепа. Тогда

где iсз — уклон стрелочной зоны, ‰; wх сз — удельное сопротивление хорошего бегуна в стрелочной зоне.

Теперь по известным формулам можно рассчитать скорость выхода второго отцепа из второй тормозной позиции.

Далее проверяется выполнение условий допустимого значенияtрез для второй пары отцепов и допустимой скорости входа отцепов на парковую тормозную позицию.

Поскольку скорость входа отцепов на парковую тормозную позицию ограничена (а значит, максимально допустимое значение этой скорости известно), то можно считать известной максимальную скорость выхода отцепов из стрелочной зоны и из второй тормозной позиции.

Зная мощность тормозной позиции, можно рассчитывать допустимую скорость входа отцепов на тормозную позицию:

Далее по известной формуле можно рассчитать скорость отцепа на выходе из второй тормозной позиции:

— скорость входа хорошего бегуна на пути подгорочного

— скорость выхода хорошего бегуна из второй тормозной позиции; lсз+пп — расстояние от 2-й тормозной позиции до парковой тормозной позиции.

15

Скорость выхода отцепа из второй тормозной позиции рассчитывалась исходя из условия, что мощность парковой тормозной позиции известна, а значит, известна и скорость входа отцепов на парковую тормозную позицию.

Мощность парковой тормозной позиции при оптимизационных расчетах должна приниматься за исходную величину, так как она оказывает большое влияние на все параметры сортировочной горки и все экономические показатели при ее строительстве, реконструкции и эксплуатации.

Следующий вопрос — определение требований к точности работы второй тормозной позиции и расчет допустимых ошибок (погрешности) операторов или системы автоматического управления тормозными позициями.

Вторая тормозная позиция должна обеспечивать необходимые интервалы между отцепами на участке до последней разделительной стрелки. Для оценки необходимой точности работы тормозной позиции необходимо принять алгоритм ее работы. Будем считать, что вторая тормозная позиция тормозит отцепы, обеспечивая максимальное значение tрез на второй разделительной стрелке стрелочной зоны для первой пары отцепов. Такой алгоритм работы второй тормозной позиции был определен как целесообразный. Допустимая погрешность работы тормозной позиции определяется возможными значениями скорости выхода отцепов, обеспечивающими допустимые значения tрез на разделительных стрелках стрелочной зоны. Разница между расчетным значением скорости выхода отцепа из тормозной позиции и крайними значениями определит допустимую погрешность в работе тормозных позиций. Расчет производится для первой пары отцепов — для последней разделительной стрелки, а для второй пары отцепов — для всех разделительных стрелок стрелочной зоны.

Зная скорость входа и выхода отцепов из тормозных позиций, можно рассчитать их мощность.

Расчет мощности ведется отдельно для каждой тормозной позиции. Это соответствует специфике работы тормозных средств горки. Во-первых, каждая тормозная позиция выполняет свои определенные функции по торможению отцепов. При этом вследствие случайного характера мощности вагонных замедлителей режим работы позиции может быть установлен только тогда, когда отцеп вышел с предыдущей позиции. Во-вторых, условия движения отцепов могут измениться, когда отцеп прошел первую позицию. Например, может возникнуть необходимость в аварийном торможении. В этом случае

16

отцеп должен быть остановлен на второй тормозной позиции вне зависимости от того, как он тормозился на первой.

Для первой тормозной позиции в качестве расчетного используется удельное сопротивление движению отцепов, рассчитанное с использованием вероятностного показателя «Вероятность разделения отцепов на разделительных стрелках».

Расчет мощности второй тормозной позиции производится по вероятностному показателю, определяющему вероятность остановки отцепа на второй тормозной позиции.

Мощность парковой тормозной позиции оказывает непосредственное влияние на условия разделения отцепов в стрелочной зоне и на скорость роспуска составов с горки. Требуемая мощность парковой тормозной позиции рассчитывается по условию обеспечения необходимых интервалов между отцепами в стрелочной зоне.

Расчет проводится по вероятностному показателю «Вероятность разделения отцепов на разделительных стрелках».

4. Расчет допустимой скорости роспуска составов при ограниченной мощности парковой тормозной позиции

На скорость роспуска составов большое влияние оказывает мощность парковой тормозной позиции. Можно даже утверждать, что мощность парковой тормозной позиции определяет допустимую скорость роспуска составов. Рассмотрим, какова должна быть максимальная скорость роспуска, если известна мощность парковой тормозной позиции.

Мощность парковой тормозной позиции ограничивает максимальную скорость выхода отцепов из второй тормозной позиции. Это ограничивает допустимые интервалы между отцепами на входе на вторую тормозную позицию.

Если известны допустимые интервалы между первой и второй парой отцепов на входе на вторую тормозную позицию, можно рассчитать интервал на вершине горки и скорость роспуска составов.

Интервалы на входе на вторую тормозную позицию рассчитываются следующим образом. Используется формула расчета мощности тормозной позиции. Если мощность парковой тормозной позиции известна, можно рассчитать допустимую скорость входа хорошего бегуна на тормозную позицию.

Расчет проводится по условию остановки отцепа в конце тормозной позиции:

17

Таким образом, скорость отцепа на входе на парковую тормозную позицию известна. Тогда по известной формуле можно рассчитать скорость отцепа на выходе из второй тормозной позиции.

Зная скорость плохого бегуна на входе на парковую тормозную позицию, можно рассчитать его скорость на выходе из второй тормозной позиции, а так как плохой бегун движется без торможения, можно рассчитать его скорость на входе на вторую тормозную позицию.

Скорость входа хорошего бегуна на вторую тормозную позицию принимается равной максимально допустимой скорости входа отцепов на вагонный замедлитель.

Далее можно рассчитать время движения плохого и хорошего бегунов по участкам второй тормозной позиции, стрелочной зоне и путям подгорочного парка до парковой тормозной позиции. Зная время движения отцепов по участкам, можно рассчитать значениеtрез для каждой разделительной стрелки стрелочной зоны и допустимое значение интервалов между отцепами на входе на вторую тормозную позицию.

Интервал на входе на вторую тормозную позицию рассчитывается для первой пары отцепов по следующей формуле (см. рис. 4):

В принципе, зная интервал на входе на вторую тормозную позицию между отцепами первой пары, можно уже рассчитать скорость роспуска составов. При этом необходимо принять, что интервал на входе на первую тормозную позицию равен интервалу на входе на вторую тормозную позицию, как это было принято при расчете скорости выхода отцепов из первой тормозной позиции. Однако можно и не привязываться к данному условию и рассчитать скорость роспуска составов по интервалам между отцепами первой и второй пары на входе на вторую тормозную позицию. При этом принимается, что первый и третий отцепы являются плохими бегунами и движутся без торможения. В этом случае интервал между первым и третьим отцепами на вершине сортировочной горки и на входе на вторую тормозную позицию будет одинаковым. Если рассчитать интервал на входе на вторую тормозную позицию для второй пары отцепов, можно рассчитать интервал между первым и третьим отцепами на входе на вторую тормозную позицию и получить скорость роспуска составов.

Интервал для второй пары отцепов рассчитывается по следующей

18

Скорость выхода второго отцепа из второй тормозной позиции определяется следующим образом. Берется максимально допустимая скорость выхода отцепов из второй тормозной позиции, рассчитанная ранее. От максимально допустимой скорости выхода отцепов из второй тормозной позиции отнимается максимально допустимая погрешность, с которой может быть выдержана скорость выхода отцепов из тормозной позиции. В результате получаем минимально допустимую скорость выхода отцепов из второй тормозной позиции. Поскольку значения скоростей на входе и выходе участков известны, можно рассчитать время движения отцепов по участкам. Полученные значения времени движения отцепов подставляются в формулу (12), и рассчитывается интервал для второй пары отцепов на входе на

Скорость роспуска составов рассчитывается делением значения

5. Оптимизация параметров сортировочных горок

Сортировочные горки работают в разных климатических условиях и перерабатывают разный по структуре вагонопоток (по массе, по типам вагонов). Для того чтобы горка работала эффективно, ее параметры должны рассчитываться с учетом данных факторов. Горку нужно оптимизировать для конкретных условий работы.

При оптимизации рассматриваются следующие параметры сортировочной горки: уклоны участков продольного профиля спускной части горки, число и тип вагонных замедлителей на каждой тормозной позиции, скорость роспуска составов.

В статье рассматривается метод оптимизации параметров сортировочной горки по вероятностным показателям, определяющим вероятность докатывания отцепов до расчетной точки (Рд) и вероятность разделения отцепов на разделительных стрелках (Рр). Их значения определяют высоту сортировочной горки, уклоны участков продольного профиля спускной части, мощность первой тормозной позиции и скорость роспуска составов.

При определении оптимальных параметров горки используются несколько уровней (слоев) расчетов. На первом уровне рассчитывается функция распределения вероятностей удельного сопротивления

19

движению отцепов. Функция распределения рассчитывается для трех зон спускной части сортировочной горки: скоростные участки; тормозные позиции и межпозиционный участок; стрелочная зона и пути подгорочного парка. Функция распределения рассчитывается один раз и используется во всех дальнейших расчетах. С помощью функции распределения вероятностей удельного сопротивления движению отцепов определяются расчетные значения удельного сопротивления, используемые для расчета параметров сортировочной горки. На втором уровне определяются значения вероятностных показателей, описывающих работу сортировочной горки, и рассчитываются параметры горки (уклоны участков и количество вагонных замедлителей на спускной части горки, скорость роспуска составов). На третьем уровне рассчитываются эксплуатационные показатели работы горки: горочный технологический интервал и перерабатывающая способность. На четвертом уровне рассчитываются капитальные затраты на строительство или реконструкцию горки и определяются эксплуатационные расходы. Конечным шагом на данном уровне является определение приведенных затрат на строительство или реконструкцию и эксплуатацию сортировочной горки. Уровни расчетов представлены на рис. 5.

Расчет капитальных затрат на строительство или реконструкцию

горки и определение эксплуатационных расходов . Конечным

шагом на данном уровне является определение приведенных затрат

на строительство или реконструкцию и эксплуатацию

сортировочной горки.

Расчет эксплуатационных показателей работы горки : горочного технологического интервала и перерабатывающей способности .

Определение значений вероятностных показателей , описывающих работу сортировочной горки,и расчет параметров горки (уклоны участков и количество вагонных замедлителей на спускной части горки, скорость роспуска составов ).

Расчет функции распределения вероятностей суммарного удельного сопротивления движению отцепов.

Рис. 5. Архитектура оптимизационных расчетов

20