Аналіз відомих методів розрахунку та оптимізації конструктивних параметрів сортувальних пристроїв. Удосконалення їх роботи за рахунок впровадження методу комплексного розрахунку висоти та поздовжнього профілю з метою оптимізації експлуатаційних витрат.
Аннотация к работе
Таким чином, постає науково-практична задача формування наочного та зручного у користуванні методу оптимізації конструктивних параметрів сортувальних пристроїв на основі комплексного розрахунку висоти та поздовжнього профілю, що дозволить привести у відповідність витрати, якими супроводжується сортувальний процес до існуючих розмірів переробки. Метою дисертаційної роботи є удосконалення функціонування сортувальних пристроїв за рахунок впровадження методу комплексного розрахунку висоти та поздовжнього профілю, що дозволить оптимізувати експлуатаційні витрати, якими супроводжується сортувальний процес і, відповідно, знизити собівартість переробки одного вагону. Реалізація цієї мети потребує постановки та вирішення наступних задач дослідження: - провести дослідження існуючих конструктивних параметрів та технічного оснащення сортувальних пристроїв, що експлуатуються на мережі залізниць України; Вперше розроблено метод комплексної оптимізації конструктивних параметрів сортувальних пристроїв, що дозволяє привести у відповідність до існуючих обсягів переробки експлуатаційні витрати, якими супроводжується сортувальний процес, з одержанням обґрунтованої собівартості переробки одного вагону. Розроблена процедура комплексної оптимізації конструктивних параметрів сортувальних пристроїв дозволяє отримати для них оптимальні висоту та поздовжній профіль, які забезпечать мінімальну потрібну потужність пристроїв регулювання швидкості відчепів.У дисертаційній роботі вирішена науково-практична задача удосконалення функціонування сортувальних пристроїв на основі розробленої технології комплексного розрахунку їх конструктивних параметрів, що дозволить суттєво зменшити експлуатаційні витрати, якими супроводжується сортувальний процес за рахунок застосування оптимальних висоти та поздовжнього профілю з раціональним використанням потужності вагонних уповільнювачів. Конструктивні параметри сортувальних пристроїв (зокрема значення уклонів елементів поздовжнього профілю), що нині експлуатуються на мережі залізниць України, в більшості випадків не відповідають вимогам ПНПСП відносно безпеки та безперебійності сортувального процесу. Вирішення питання оптимізації конструктивних параметрів сортувальних пристроїв із застосуванням наукових підходів, розроблених за радянських часів, є неефективним, оскільки їх головним пріоритетом було підвищення переробної спроможності, що за сучасних умов втратило свою актуальність. З метою вирішення актуального питання щодо приведення у відповідність енерговитрат сортувального процесу до розмірів переробки з раціональним використанням технічних засобів, запропоновано та обґрунтовано використання, у якості критерію комплексної оптимізації конструктивних параметрів сортувальних пристроїв, сумарної потрібної потужності гальмових позицій спускної частини, виходячи з умови його мінімізації.
План
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ оптимізація сортувальний пристрій
Вывод
У дисертаційній роботі вирішена науково-практична задача удосконалення функціонування сортувальних пристроїв на основі розробленої технології комплексного розрахунку їх конструктивних параметрів, що дозволить суттєво зменшити експлуатаційні витрати, якими супроводжується сортувальний процес за рахунок застосування оптимальних висоти та поздовжнього профілю з раціональним використанням потужності вагонних уповільнювачів. На підставі проведених в дисертації досліджень можна зробити наступні висновки.
1. Конструктивні параметри сортувальних пристроїв (зокрема значення уклонів елементів поздовжнього профілю), що нині експлуатуються на мережі залізниць України, в більшості випадків не відповідають вимогам ПНПСП відносно безпеки та безперебійності сортувального процесу. Оснащення гальмових позицій морально та фізично застарілими типами вагонних уповільнювачів, відсоток, що відпрацювали строк експлуатації, яких на деяких станціях сягає 40 % та низькі темпи модернізації технічного оснащення в умовах падіння обсягів сортувальної роботи, призводять до необґрунтовано завищеної собівартості переробки одного вагону.
2. Вирішення питання оптимізації конструктивних параметрів сортувальних пристроїв із застосуванням наукових підходів, розроблених за радянських часів, є неефективним, оскільки їх головним пріоритетом було підвищення переробної спроможності, що за сучасних умов втратило свою актуальність. Відомі сучасні методи оптимізації конструктивних параметрів відрізняються відсутністю комплексного підходу при розрахунках висоти та поздовжнього профілю, а деякі вимагають проведення коштовних експериментальних досліджень та трудомістких розрахунків.
3. З метою вирішення актуального питання щодо приведення у відповідність енерговитрат сортувального процесу до розмірів переробки з раціональним використанням технічних засобів, запропоновано та обґрунтовано використання, у якості критерію комплексної оптимізації конструктивних параметрів сортувальних пристроїв, сумарної потрібної потужності гальмових позицій спускної частини, виходячи з умови його мінімізації.
4. Дослідженнями встановлено суттєву залежність величини опору середовища та вітру від зміни швидкості вітру та температури повітря (до 29 %). Зроблено висновки стосовно відчутної зміни кліматичних умов м. Харкова, на відміну від тих, що мали місце при будівництві сортувальних пристроїв цього регіону. Завдяки визначенню сучасних розрахункових умов для сортувальних пристроїв станцій Основа та Харків-Сортувальний та проведенню імітаційного моделювання процесу скочування розрахункових бігунів, зроблені висновки стосовно неоптимальності їхнього поздовжнього профілю, що спричиняє значний перепробіг РБ відносно РТ (до 46,37 м). Крім того, доведена нездатність існуючої потужності гальмових позицій забезпечити вимоги безпеки та безперебійності сортувального процесу.
5. З метою удосконалення функціонування сортувальних пристроїв та спираючись на результати дослідження впливу конструктивних параметрів та кліматичних умов на критерій оптимізації, рекомендовано наступне: - враховуючи встановлений прямопропорційний вплив дальності пробігу РБ відносно РТ на величину потрібної потужності гальмових позицій, рекомендовано проводити оптимізацію конструктивних параметрів виходячи з умови докочування РБ до РТ;
- аналіз впливу величини уклону стрілочної зони на потрібну потужність ПГП виявив його незначну залежність. Рекомендоване проектування вказаної дільниці на максимальному уклоні (2 %), що дозволить, зменшивши профільну висоту дільниці від вершини гірки до початку стрілочної зони, зменшити потрібну потужність гальмових позицій спускної частини та водночас забезпечити більшу дальність пробігу розрахункового бігуна;
- з метою ресурсозбереження та раціонального використання, потрібну потужність гальмових позицій рекомендовано визначати окремо для сприятливих та несприятливих умов скочування з вибором найбільшої;
6. Розроблено модель комплексної оптимізації конструктивних параметрів сортувальних пристроїв із застосуванням методу множників Лагранжа та умов Куна-Такера, що дозволяє комплексно визначати оптимальну висоту та поздовжній профіль виходячи з мінімізації потрібної потужності гальмових позицій спускної частини, а також враховує у неявному вигляді наслідки зміни кліматичних умов функціонування сортувальних пристроїв;
7.Створена докладна процедура комплексного визначення оптимальних конструктивних параметрів сортувальних пристроїв, яка дозволила розробити відповідний програмний продукт на базі удосконаленої імітаційної моделі процесу скочування розрахункових бігунів.
В результаті проведення оптимізаційних розрахунків для типових гіркових горловин за розробленим програмним забезпеченням вдалося: - забезпечити вимоги щодо безпеки скочування вагонів та безперебійності сортувального процесу;
- для ГСП та ГВП зменшити висоту на величину від 21,8 до 30,1 %. Внаслідок цього, сумарна потрібна потужність уповільнювачів спускної частини зменшилася на величину від 26,7 до 39,8 %. Потрібна потужність ПГП також зменшилася на величину від 11,2 до 19,4%;
- отримати у якості оптимального положисто-східчастий профіль;
- завдяки отриманому профілю та його енергетичним характеристикам рекомендувати встановлення на гальмових позиціях спускної частини сучасних вітчизняних уповільнювачів типу УВУ-07.
8. Удосконалено процедуру техніко-економічного порівняння варіантів конструктивних параметрів та технічного оснащення сортувальних гірок щодо більш точного визначення експлуатаційних витрат електроенергії, які пропонується визначати по витратам стиснутого повітря на одне спрацьовування. Отримані оптимальні конструктивні параметри для сортувальних пристроїв Південної залізниці. Очікуваний економічний ефект для Південної сортувальної гірки станції Основа при рекомендованому профілі та застосуванні на І ГП уповільнювачів ВНУ-2 складе 539,0 тис. грн та 430,97 тис. грн при застосуванні на І та ІІ ГП уповільнювачів УВУ-07. Для Північної сортувальної гірки станції Основа цей ефект складе відповідно 551,44 та 564,42 тис. грн, а для сортувальної гірки станції Харків-Сортувальний він становитиме 598,60 та 611,64 тис. грн відповідно.
Список литературы
1 Куценко М. Ю. Аналіз конструкції та основних параметрів пристроїв гальмування швидкості відчепів на сортувальних гірках / І. В. Берестов, М. Ю. Куценко // Удосконалення управління експлуатаційною роботою залізниць. - Збірник наукових праць УКРДАЗТ. - Харків: УКРДАЗТ, 2005. - Випуск 66. - С. 138 - 143.
2 Куценко М. Ю. До питання розробки методики визначення комплексного показника характеристики конструктивно-технологічних параметрів пристроїв регулювання швидкості відчепів / І. В. Берестов, М. Ю. Куценко // Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті. - 2006. - №5,6. - С. 66-69.
3 Куценко М. Ю. До питання доцільності дослідження структури та характеристики вагонопотоку, що перероблюється на сортувальних пристроях України / І. В. Берестов, М. Ю. Куценко // Збірник наукових праць ДОНІЗТ. - Донецьк: ДОНІЗТ, 2007. - №10. - С. 14-20.
4 Куценко М. Ю. Аналіз історії розвитку теорії розрахунку сортувальних пристроїв / І. В. Берестов, М. Ю. Куценко // Збірник наукових праць УКРДАЗТ. - Харків: УКРДАЗТ, 2007. - Випуск 85. - С. 78 - 86.
5 Куценко М. Ю. Аналіз існуючих методів та методик розрахунку сортувальних пристроїв / І. В. Берестов, М. Ю. Куценко // Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті. - 2007. - №2. - С. 34-37.
6 Куценко М. Ю. Узагальнена блок-схема удосконалення методики розрахунку сортувальних пристроїв з метою їх паспортизації / І. В. Берестов, М. Ю. Куценко // Збірник наукових праць ДОНІЗТ. - Донецьк: ДОНІЗТ, 2007. - №11. - С. 36-41.
7 Куценко М. Ю. Апроксимація значень основного питомого опору вагонів для моделювання їх скочення з сортувального пристрою / І. В. Берестов, М. Ю. Куценко // Восточноевропейский журнал передовых технологий. - 2008. - Випуск 1/4 (31). - С. 33-35.
8 Куценко М. Ю. Математична модель для визначення оптимальних конструктивно-технологічних параметрів сортувальних гірок / І. В. Берестов, О. М. Огар, О. Б. Ахієзер, М. Ю. Куценко // Восточноевропейский журнал передовых технологий. - 2009. - Випуск 1/6 (37). - С. 4-8.
9 Куценко М. Ю. До питання розробки методики комплексного розрахунку оптимальних конструктивних параметрів сортувальних гірок / І.В. Берестов, О.М. Огар, О.Б. Ахієзер, М.Ю. Куценко // Восточноевропейский журнал передовых технологий. - 2009. - Випуск 2/3 (38). - С. 56-60.
10 Куценко М. Ю. Дослідження впливу зміни кліматичних умов на величину опору від повітряного середовища та вітру / І. В. Берестов, М. Ю. Куценко // Збірник наукових праць Державного економіко-технологічного університету транспорту / Серія „Транспортні системи і технології”. - К.: ДЕТУТ, 2009. - Випуск 14. - С. 186-190.
11 Куценко М. Ю. Комплексна оптимізація конструктивних параметрів сортувальних пристроїв Південної залізниці / М. Ю. Куценко // Восточноевропейский журнал передовых технологий. - 2009. - Випуск 4/7 (40). - С. 14-18.