Методика оптимизации взаимодействия предприятий, поставляющих материалы верхнего строения пути, и равномерности загрузки путевых машинных станций с определением их рациональных зон работы на примере горьковской железной дороги

Арсланов А. И., Кравченко Ю. М.: «Методика оптимизации взаимодействия предприятий, поставляющих материалы верхнего строения пути, и равномерности загрузки путевых машинных станций с определением их рациональных зон работы на примере Горьковской железной дороги».

В данной статье рассмотрено взаимодействие предприятий, поставляющих материалы верхнего строения пути, с путевыми машинными станциями и предложена методика ее оптимизации на примере Горьковской железной дороги. Для этого были определены перспективные объемы ремонтов верхнего строения пути до 2022 года при помощи программы составленной в среде Microsoft Excel. Был проведен анализ предприятий на предмет достаточности мощностей для обеспечения Горьковской железной дороги рельсовыми плетями, железобетонными шпалами и щебеночным балластом, а также анализ достаточности мощностей путевых машинных станций для выполнения требуемого объема ремонтно-путевых работ на перспективу. На основании анализа были сделаны выводы о состоянии ГЖД и предложены рекомендации по устранению узких мест.
Ключевые слова: алгоритм, методика, оптимизация, рациональные зоны, анализ, узкие места.

МЕТОДИКА ОПТИМИЗАЦИИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ, ПОСТАВЛЯЮЩИХ МАТЕРИАЛЫ ВЕРХНЕГО СТРОЕНИЯ ПУТИ, И РАВНОМЕРНОСТИ ЗАГРУЗКИ ПУТЕВЫХ МАШИННЫХ СТАНЦИЙ С ОПРЕДЕЛЕНИЕМ ИХ РАЦИОНАЛЬНЫХ ЗОН РАБОТЫ НА ПРИМЕРЕ ГОРЬКОВСКОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ
В условиях современной рыночной экономики наблюдается стабильный рост производства [1]. Это означает, что налаживается производственная деятельность промышленных предприятий, поэтому объемы перевозимых по железной дороге грузов тоже ежегодно растут. В этом случае роль путевых машинных станций (ПМС) для нормального функционирования ОАО «РЖД» будет с каждым годом существенней. Чтобы удовлетворить растущий спрос на перевозки, чаще приходится оценивать соответствие мощности предприятий по производству материалов для ремонтов верхнего строения пути потребностям каждой дороги.

На железной дороге часто сталкиваются с проблемой взаимодействия предприятий, поставляющих материалы верхнего строения пути, с путевыми машинными станциями. Для решения проблемы предлагается методика оптимизации, при этом необходимо учесть, что для каждой дороги необходим индивидуальный подход из-за особенностей работы каждой из них.

В данной статье рассмотрена методика оптимизации взаимодействия предприятий на примере Горьковской железной дороги (ГЖД). Алгоритм методики представлен на рис. 1.


Рис. 1 Алгоритм методики оптимизации

Для оптимизации взаимодействия предприятий, поставляющих материалы верхнего строения пути, была составлена программа в среде Microsoft Excel, определяющая перспективные объемы ремонтов верхнего строения пути до 2022 года. В основу программы легли среднесетевые нормы периодичности выполнения ремонтов [2], грузонапряженность, класс пути, пропущенный тоннаж, год последнего капитального ремонта, тип верхнего строения пути, а также вид материалов (новые или старогодные). Данная программа автоматически, по написанному алгоритму устанавливает цепочку ремонтов, кроме того, распределяет их поперегонно на каждый год. Программа составлена для всех существующих перегонов на направлении Юдино – Свердловск Горьковской железной дороги. Затребовав интересующий год, можно получить информацию на каком перегоне и какой вид ремонта ожидается в данном году.

Программа составлена как при неизменной грузонапряженности, так и при любом ее процентном изменении, которое было определено по аппроксимационным зависимостям, описывающим изменение грузонапряженности с высокой степенью достоверности. При этом стабильность результатов определяется «раскачкой» вариантов.

Программа позволяет получать информацию об объемах всех видов ремонтов по годам, а также потребное количество материалов, необходимых для проведения прогнозируемых видов ремонта, по среднесетевым нормам расхода [3]. Программа дает возможность оценить необходимость в кадрах по фактической трудоемкости, полученной из типовых технологических процессов, по каждому виду ремонтов по направлению Юдино – Свердловск. Объемы ремонтов и потребное количество материалов верхнего строения пути для Горьковской железной дороги определялись пропорционально длине направления Юдино – Свердловск. Необходимо учитывать, что в этом случае прогнозные объемы ремонтов и потребность в материалах верхнего строения пути будут завышены, так как по остальным направлениям не учитывался класс пути.

Зная перспективную потребность материалов верхнего строения пути, проводился анализ предприятий, поставляющих эти материалы [4].

Каликинский шпалопропиточный завод (КШПЗ) входит в состав дочернего общества ОАО «РЖД» ОАО «БетЭлТранс». Завод производит железобетонные и деревянные шпалы для нужд ОАО «РЖД». Плановой работой завода является производство железобетонных шпал, производство деревянных шпал происходит при возникновении их потребности на Горьковской железной дороге.

На сегодняшний момент на предприятии работает одна линия по производству железобетонных шпал номинальной мощностью 250 тыс. штук в год, но завод производит более 300 тыс. штук за счет ввода дополнительных смен. В перспективе на заводе планируется ввести вторую технологическую линию мощностью 500 тыс. штук шпал в год, что позволит выйти ему на общую проектную мощность 750 тыс. штук шпал в год.

В ходе проведенного анализа [4] было выявлено, что мощности предприятия не достаточно для обеспечения Горьковской железной дороги железобетонными шпалами на перспективу, даже при введении в эксплуатацию второй технологической линии. В этом случае было рекомендовано ввести третью рабочую смену, и тогда на предприятии будет накапливаться профицит, который можно использовать, реализовывая шпалы на соседних дорогах, или же не вводить или частично использовать третью рабочую смену в некоторые годы.

После анализа [4] было определено, что Каликинский шпалопропиточный завод расположен неоптимально для некоторых звеносборочных баз путевых машинных станций, что увеличивает время доставки шпал. Это может привести к несвоевременным поставкам. Одним из способов решения этой проблемы является правильная организация поставок железобетонных шпал.

РСП-17 является единственным предприятием-изготовителем рельсовых плетей бесстыкового пути на полигоне Горьковской железной дороги. Он выполняет следующие задачи: ремонт и сварка старогодных рельсов в длинномерные рельсовые плети на стационарной базе; сварка новых рельсов в длинномерные рельсовые плети на стационарной базе; изготовление сварных инвентарных рельсов с болтовыми отверстиями; сварка рельсов в пути передвижными рельсосварочными машинами.

Производственная мощность предприятия составляет 500 км пути новых рельсов и 150 км пути старогодных рельсов в год. Сварка рельсов осуществляется на трех производственных линиях.

В настоящее время рельсосварочный поезд способен обеспечивать продукцией не только Горьковскую железную дорогу, но и принимать заказы с других дорог: Куйбышевской и Свердловской. После анализа определено [4], что РСП-17 не в состоянии изготовить плети из новых рельсов на перспективу. Для обеспечения необходимого объема рельсовых плетей на перспективу до 2022 года требуется введение дополнительной производственной линии мощностью 50 км пути в год. Дополнительные смены вводить не рекомендуется, так как рельсосварочный поезд работает в две смены по 11 часов.

Кроме того, производился анализ достаточности плетевозных составов для поставки рельсовых плетей на перегоны [4]. РСП-17 имеет в наличии четыре одноярусных и один трехъярусный плетевозных состава. Анализ проводился путем расчета времени оборота одного плетевоза [5].

Время оборота плетевоза можно определить по формуле:

где t_погр и t_выгр – время нахождения состава под погрузкой и выгрузкой, ч;

Время нахождения плетевозного состава в пути определяется по следующей формуле:

где – расстояние до середины направления, км;

Средняя скорость движения плетевозного состава по участку в пределах одной дороги можно определить по следующей формуле:

Результаты анализа [4] позволяют сказать, что плетевозных составов на Горьковской железной дороге достаточно для обеспечения бесперебойных поставок рельсовых плетей на перегоны, где будет производиться ремонт.

При помощи программы были определены перспективные объемы ремонтов. Все ремонты были приведены к капитальному ремонту на новых материалах при помощи весовых коэффициентов, полученных через средние нормы трудоемкости выполнения ремонтов на 1 км пути (трудоемкость капитального ремонта на новых материалах приравнивалась к единице, а весовые коэффициенты остальных видов ремонтов принимались как доли от него). Для определения суммарной мощности путевых машинных станций рекомендуется принять среднее значение ремонтов прогнозного периода. Это позволит избежать резервов мощностей, ведущих к простою путевых машин и монтеров пути. Объемы работ, превышающие средние значения, переносятся на следующие годы, в которых объемы меньше среднего. В итоге получено, что для обеспечения нужного объема работ требуется увеличить мощность путевых машинных станций. Это можно сделать за счет замены изношенной техники на новые более производительные машины и дополнительной докупки новых. Средний износ путевых машин на Горьковской железной дороге составляет 75%, причем есть машины, которые выработали свои нормативные сроки и имеют износ 100% [6]. Большой износ путевых машин приводит к снижению их производительности, заявленной в техническом паспорте, а также к срывам технологических «окон» из-за поломок. При увеличении объемов работ необходимо увеличить мощности звеносборочных баз для сборки нужной протяженности рельсошпальной решетки. Увеличение мощности возможно за счет введения в эксплуатацию полуавтоматических линий по сборке путевой решетки и ввода дополнительных рабочих смен.

Изначально расположение баз путевых машинных станций было рационально, но с течением времени с изменением норм и конструкции верхнего строения поменялись пункты оптимального расположения баз. Перенос же баз является дорогостоящим мероприятием с длительным сроком окупаемости, поэтому эффективнее будет оптимизировать зоны работ путевых машинных станций с учетом их равномерной годовой загрузки.

Зоны или плечи обслуживания закрепляются за путевыми машинными станциями в соответствии с техническими указаниями по обслуживанию путевыми машинными станциями участков пути общей сети железных дорог.

При определении оптимальных зон работ учитывались следующие условия:

отсутствие «белых пятен», то есть все участки пути должны обслуживаться какой-либо ПМС;

зоны обслуживания должны перекрываться, чтобы в случае нехватки мощности одной путевой машинной станции другая могла выполнить запланированные объемы;

производственные базы путевых машинных станций должны располагаться в центре своих зон для обеспечения равноудаленности плеч обслуживания;

на двухпутных участках периодичность выполнения ремонтов чаще, чем на однопутном, поэтому зона обслуживания на двухпутном участке меньше.

Все заводы и предприятия можно разделить на поставщиков и потребителей материалов верхнего строения пути.

Поставщиками являются: Каликинский шпалопропиточный завод, рельсосварочный поезд РСП-17, щебеночные заводы других дорог.

Потребителями предприятий являются перегоны, на которых будут выполняться ремонты, перевалочные склады для балласта и звеносборочные базы путевых машинных станций.

Различные заводы, расположенные на соседних дорогах, поставляют щебень на перевалочные склады, находящиеся на Горьковской железной дороге, поскольку на ее территории отсутствуют карьеры по добыче щебня. Все перевалочные склады расположены на территории путевых машинных станций и путевых частей, что упрощает организацию поставок щебня на перегон, уменьшая вероятность срыва «окон». Так как количество перевалочных складов на Горьковской железной дороге предостаточно, время оборота специального подвижного состава для перевозки балласта будет небольшим, поэтому на дороге не сталкиваются с проблемой нехватки хоппер-дозаторных «вертушек».

Для наиболее эффективной работы предприятий, которые занимаются ремонтами верхнего строения пути, необходимо согласованное и продуктивное их взаимодействие.

Для предприятий, обслуживающих Горьковскую железную дорогу, схема взаимодействия представлена на рис. 2.

ПБ ПМС – производственные базы путевых машинных станций;

- функциональные связи путевых машинных станций со своими производственными, балластными и звеносборочными базами;

- связь щебеночных заводов соседних дорог с путевыми машинными станциями, которые складируют щебень на балластных базах, а также связь с балластными базами, которые не принадлежат ПМС;

- поставка рельсовых плетей с рельсосварочного поезда РСП-17 на перегоны, где будет выполняться укладка рельсовых плетей;

большой износ парка машин по всей Горьковской железной дороге [6];

при смене инвентарных рельсов на рельсовые плети в технологической цепочке отсутствует передвижная рельсосварочная машина, в связи с их нехваткой на Горьковской железной дороге;

несвоевременная обеспеченность проектно-сметной документацией структурных подразделений Горьковской железной дороги на ремонтно-путевые работы [6]. Обеспеченность проектно-сметной документацией составляет 56%. Это приводит к недостоверному оформлению заявок на материалы верхнего строения пути, что ведет к нарушению календарного графика производства работ и общему снижению качественных показателей.

На примере Горьковской железной дороги было рассмотрено взаимодействие предприятий, поставляющих материалы верхнего строения пути, с путевыми машинными станциями. При рассмотрении ситуации на дороге выявлено, что для обеспечения достоверной оценки необходимо наличие полной информации о предприятиях и дороге. По имеющимся данным, были сделаны следующие выводы:

1. 
   Требуется увеличение мощности Каликинского шпалопропиточного завода. После ввода в эксплуатацию второй технологической линии количество производимых шпал возрастет до 750 тыс. штук шпал в год. При введении третьей рабочей смены можно будет обеспечить Горьковскую железную дорогу железобетонными шпалами на перспективу до 2022 года.
   
2. 
   На РСП-17 для обеспечения ГЖД плетями из новых рельсов на перспективу потребуется введение дополнительной производственной линии мощностью 50 км пути в год.
   
3. 
   Требуется правильная организация поставок железобетонных шпал отдаленным звеносборочным базам путевых машинных станций для обеспечения бесперебойности сборки рельсошпальной решетки.
   
4. 
   После проведенного анализа определено, что плетевозных составов на Горьковской железной дороге достаточно для обеспечения бесперебойных поставок рельсовых плетей на перегоны, где будет производиться ремонт.
   
5. 
   Для обеспечения нужного объема работ требуется увеличить мощность путевых машинных станций ПМС-108, ПМС-109, ПМС-205, ПМС-215, ПМС-230 на 50,7%, а путевых машинных станций ПМС-31, ПМС-72, ПМС-73 – на 89,3% путем замены изношенной техники на новые более производительные машины и(или) дополнительной докупки новых.
   
6. 
   При увеличении объемов работ необходимо увеличить мощности звеносборочных баз для сборки нужной протяженности рельсошпальной решетки. Увеличение мощности возможно за счет введения в эксплуатацию полуавтоматических линий по сборке путевой решетки и ввода дополнительных рабочих смен.
   
7. 
   На дороге не сталкиваются с проблемой нехватки хоппер-дозаторных «вертушек», так как количество перевалочных складов на Горьковской железной дороге большое, и время оборота специального подвижного состава для перевозки балласта непродолжительное.
   

Список литературы:

1. 
   Годовой отчет 2011 : Грузовые перевозки : Динамика объемов грузовых перевозок. URL: http://rzd.ru (дата обращения: 30.09.2012).
   
2. 
   Технические условия на работы по реконструкции (модернизации) и ремонту железнодорожного пути. / М., 2012. 313 с.
   
3. 
   Нормы расхода материалов на капитальный ремонт пути № ПКТБ ЦП/ЦУНР-15.4.0024-07. / М., 2007.
   
4. 
   Арсланов А.И. Перспективное планирование ремонтно-путевых работ с учетом роста грузонапряженности и равномерной годовой загрузки путевых машинных станций по одному из направлений дороги (Грант Горьковской железной дороги): дипломный проект. Екатеринбург : УрГУПС, 2012. 133 с. Защищен 04.06.2012.
   
5. 
   Сай В.М. Совершенствование методов организации работ при строительстве вторых путей: дис. … на соиск. уч. ст. канд. техн. наук. Москва : МИИТ, 1983. 253 с.
   
6. 
   Новости железных дорог 2012 : Подготовка к выполнению работ по ремонту и модернизации инфраструктуры Горьковской дороги в 2012 году. URL: http://www.shpal-region.ru (дата обращения: 16.04.2012).