Обменный парк вагонов, его назначение, эффективность

 

Наиболее рациональный прямой ва­риант перегрузки грузов в портах обеспечивается с помощью разных форм организации:

1. на основе четко организованной, согласованной работы порта и стан­ции без предварительной концентра­ции вагонов;

2. посредством предварительного на­копления вагонов в портах в виде складов на колесах, предусматрива­ющего задержку вагонов до прихода судна для совместной обработки, или в виде обменного парка.

Наибольшее распространение имеет создание обменного парка в двух раз­новидностях функционирования:

1.с постоянным числом арендуемых у дороги вагонов и правом обмена их на прибывающие в порт вагоны под обработку (редко практикуется и только при загрузке судов);

2. с переменным - числом выделяемых портом в парк вагонов в пределах ого­воренного с дорогой месячного фонда вагонов-часов (универсальная, более распространенная).

С обменными парками вагонов ра­ботают ведущие порты: Ленинградский, Влади­востокский, Находкинский.

С помощью предварительной кон­центрации вагонов обеспечивается возможность переработки всего груза по прямому варианту, но при этом способе значительны простои вагонов и необходимо наличие соответствую­щих путей накопления.

Наиболее эффективна форма орга­низации, сочетающая согласованный подход судов и поездов к портовому узлу с предварительной концентраци­ей потребного числа вагонов, для прямого варианта перегрузки. Опыт Новороссийского транспортного узла, где впервые широко использо­вался прямой вариант перевалки без выделения обменного парка, показал, что организация согласованности сро­ков и четкой взаимной информации о подходе вагонов и судов вполне реаль­на. Внедрение прямого варианта соп­ровождалось здесь сокращением про­стоя подвижного состава и снижением себестоимости переработки грузов.

Ор­ганизация такой работы должна обес­печить: взаимную увязку загрузки и разгрузки вагонов и судов у каждого причала в соответствии с его специа­лизацией, комплексную механизацию перегрузочного процесса и рациональ­нее размещение перегрузочных средств, полное использование желез­нодорожных путей и грузовых фрон­тов, минимальные сроки обработки су­дов, маршрутов и групп вагонов с ис­пользованием передовых методов тру­да и максимальное совмещение опе­раций во времени.

Вместе с тем с позиции пароходства и дороги не всегда оправдано увеличе­ние доли прямого варианта перевалки, т.к.удлиняется время стоянки судна под гру­зовыми операциями из-за снижения производительности процесса по пря­мому варианту по сравнению с склад­ским вариантом, особенно навалочных грузов, а также увеличиваются простои вагонов, пере­рывов грузовых операций на причале из-за маневровых операций и т. п. Поэтому при выборе рациональной формы организации работы железно­дорожного и морского транспорта по перевалке грузов в порту надо руко­водствоваться интересами транспорта в целом. Для этого необходимо по каждому грузопотоку определить раз­меры комплексных расходов на грузо­вые операции и связанную с ними сто­янку судов и вагонов в порту, оценить уменьшение потребной вместимости пу­тей накопления, среднего срока хране­ния и срока доставки грузов с увеличе­нием доли прямого варианта и путем сравнительной оценки показателей по совокупности грузопотоков выявить приоритет грузопотоков и дисциплину сформирования обменного парка с учетом наличия путей накопления в припортовом транспортном узле как ограничивающего фактора.

Все формы организации можно свести к двум основным разновидностям:

первая форма(специальная) — интенсивная пода­ча вагонов к борту судна и перевал­ка груза по прямому варианту;

вторая форма(типичная) — подача вагонов к борту судна, обусловленная естествен­ным сочетанием времени прибытия судна и поездов в порт при работе их по обычным месячным графикам, характерно чередование прямого и складского ва­риантов работ.

Типичной для работы железнодо­рожного и водного транспорта явля­ется вторая разновидность формы ор­ганизации, поэтому принято считать ее обычной формой, первую же разно­видность, для выполнения которой не­обходимы дополнительные организа­ционные мероприятия, считают специ­альной формой.

Следует отметить, что при специаль­ной форме по сравнению с обычной увеличивается доля прямого варианта работ и, значит, снижаются расходы на грузовые операции, но вместе с тем возможно удлинение времени стоянки судна и вагонов в порту.

Поэтому для выбора рациональной формы организации по освоению каж­дого грузопотока необходимо устано­вить различие удельных комплексных расходов ∆s при обычной s_ОБ и спе­циальной s_СП формах организации, т. е. ∆s = s_ОБ - s_СП. Для этой цели можно использовать следующую формулу:

(17.1)

где ∆s_Г - разность расходов на грузовые ра­боты при прямом и складском вариан­тах,

к/т;

(17.2)

с, к_ОД - тарифная ставка сдельщика по данному грузу и сводный коэффициент доп-

лат к ней йод как произведение коэф­фициентов доплат к тарифной ставке к_Д,

районирования к_Р, соцстрахования к_СОЦ, т. е. к_ОД = к_Дк_Рк_СОЦ;

∆τ, ∆n_Mξ - разница трудоемкости складского и прямого вари­антов перегрузки в чело-

веко- и машино-часах на тонну соответственно;

(17.3)

(17.4)

(индексы «с—ск», «ск—в», «с—в» отме­чают грузовые операции). Значение τ, n_Mξ по каждой операции берется из ЕКНВ или других нормативных источ­ников; индекс ξ показывает тип исполь­зуемой перегрузочной машины (при этом допускается укрупненная группировка ма­шин— кран, автопогрузчик и т. д.);

с_мξ - себестоимость часа работы машин ξ-го типа, к.;

∆s_Ф - разница расходов на стоянку судна при прямом и складском варианте пере-

грузки, отнесенная к тонне груза, к./т;

(17.5)

 

 

г_с - приведенные затраты на судо-час на стоянке, к./судо-ч;

ΣР_ПР, ΣР_СК - суммар­ная производительность кранов при об­работке судна по прямо-

му и складскому вариантам, т/судо-ч;

∆s_B - расходы по простою вагонов под накоплением в сменном парке, отнесенные

к тон:. \ к./т;

(17.6)

t_ОЖi - средний простой вагонов под на­коплением в парке по i-му грузопотоку;

(17.7)

 

при постоянном числе вагонов в обменном парке двойка в знаменателе формулы (17.7) опускается;

Q_Bi, r_Bi - средняя загрузка одного ваго­на, т, и приведенные затраты за час про­стоя по

i-му грузопотоку, к;,

q_i - средне­суточное поступление груза или порож­няка под груз (с учетом возможно-

сти увеличения интенсивности подач ваго­нов), в целом по грузопотоку (к i-му

причалу);

М_i - судо-суточная норма по данному грузу, т;

k_Bi - коэффициент неравномерности грузопотока;

Специальная форма организации це­лесообразна только при положитель­ном ∆s_i.

Проверка влияния ограничивающих факторов. Для предварительной концентрации вагонов в обменном парке по i-му грузопотоку необходима опре­деленная полезная протяженность пу­тей накопления:

(17.8)

где N_Bi - предел концентрации вагонов в обменном парке по i-му грузопотоку;

(17.9)

 

Q_c - средняя загрузка судна, т;

k_ПР - доля прямого варианта перегрузки груза при обычной форме организации. Прини­мается по статистическим данным (кроме портов, располагающих обменным пар­ком вагонов) или учитывается вероятным значением;

(17.10)

 

l_Bi - максимальная длина одного ва­гона, м.

Остальные условные обозначения приведены ранее.

Если специальная форма организа­ции целесообразна для нескольких m' < m грузопотоков, то потребная длина путей L_n учитывается по их со­вокупности, т. е.

(17.11)

Порт располагает фиксированной полезной протяженностью путей накопле-ния L_ф, которая становится ог­раничивающим фактором, если не пок­рывает потребности, т. е. когда L_ф < L_n. Тогда необходима соответст­вующая корректировка числа вагонов в обменном парке в целом N'_B = L_Ф/l_B и структуры обменного парка по грузо­потокам N'_Bi с учетом их показателей эффективности специальной формы организации.

Математическая модель задачи определения оптимального увеличения объема прямого варианта перевалки в тоннах по грузопотокам благодаря предварительному накоплению вагонов в обменном парке имеет следующий вид.

Целевая функция учитывает общую экономию средств путем применения специальной формы организации по совокупности грузопотоков

(17.12)

 

Необходимо найти значение {Х_i}, минимизирующее целевую функцию при ограничениях:

по протяженности путей накопления:

общей Σl_0iX < L_Ф (17.13)

и для грузопотоков l_0i X_i < L_ni i = 1, 2,..., m' (17.14)

по знаку аргумента Х_i > 0,

где Х_i - целесообразное увеличение перегруз­ки груза по прямому варианту путем

предварительной концентрации вагонов в порту, т;

l_0i - измеритель потребности путей накопления по i-му грузопотоку;

(17.15)

 

n_Ci - число судо-рейсов по i-му грузопо­току за плановый период.

Для оптимизации решения задачи можно использовать симплекс-метод, сущность которого достаточно полно изложена в специальной литературе.

Рекомендуемое решением увеличе­ние объемов прямого варианта пере­грузки в тоннах {Xi} позволяет уточ­нить число вагонов в обменном парке:

(17.16)

 

Примечание. Если ограничивающим фактором является выделяемый дорогой ли­мит числа вагонов в обменном парке, то, ха­рактеризуя его эквивалентом фиксированной протяженности путей накопления L_Ф= N_Вl_B, можно использовать ту же математическую модель для необходимой корректировки струк­туры обменного парка вагонов по грузопото­кам.

Следует отметить, что оптимальное или весьма близкое к оптимальному решение можно получить с меньшей трудоемкостью, используя метод прио­ритета.

Приоритетным показателем являет­ся удельная экономия средств на метр путей накопления благодаря ис­пользованию специальной формы ор­ганизации, т. е.

(17.17)

 

Значения s_0i рассчитываются по каждому грузопотоку, для которого рациональна специальная форма ор­ганизации (∆s_i > 0), и сводятся в упо­рядоченный ряд по величине показателя: начиная с максимальной в поряд­ке убывания.

Выделение вагонов в обменный парк проводится по грузопотокам в после­довательности приоритетного ряда по потребности или до полного использо­вания фактической протяженности путей накопления.

Для этого определяется потребное число вагонов в обменном парке по грузопотокам по формуле (17. 16).

Затем для первого по приоритету грузопотока проверяется соответствие

Путей накопления L_Пi = l_BiN_Bi < L_Ф.

При этом неиспользованная протя­женность пути ∆L_Ф = L_Ф - L_Пi выделя­ется для следующего по приоритету грузопотока и т. д.

В случае когда наличие L_Ф (или не­использованная часть ∆L_Ф) путей накопления не покрывает потребной про­тяженности для обменного парка по грузопотоку L_Пi > L_Ф (или L_Пi > ∆L_Ф), число вагонов N'_B уточняется ис­ходя из данного ограничивающего фактора.

Экономическая эффективность уве­личения доли прямого варианта пе­регрузки благодаря созданию обмен­ного парка вагонов или других форм концентрации вагонов в порту Э опре­деляется по формуле

(17.18)

 

Пример обоснования рационально­го режима подачи вагонов к борту су­дов. Исходные данные сведены в табл. 17.1.

В дополнение к табл. 17.1 следует отметить, что по всем грузопотокам специальная форма организации мо­жет осуществляться путем создания обменного парка с постоянным чис­лом вагонов. Решение

1. Средний срок простоя вагонов (ч) под накоплением при специальной форме организации определяется по формуле (17.7):

по первому грузопотоку

 

по остальным грузопотокам

2. Расходы по простою вагонов под накоплением (к./т) определяются по формуле (17.6):

по первому грузопотоку

 

 

по остальным грузопотокам:

3. Разница расходов на стоянку суд­на при прямом и складском вариантах перегрузки (к./т) определяется по формуле (17.5):

по первому грузопотоку

 

 

по остальным грузопотокам

4. Разность удельных комплексных расходов ∆s_i при обычной и специальной формах организации (17.1), к./т:

для первого грузопотока

для остальных грузопотоков:

Выводы. Положительный знак ∆s_i показывает целесообразность спе­циальной формы организации для третьего, четвертого и пятого грузопо­токов.

Проверка влияния огра­ничивающих факторов. Число вагонов в обменном парке по грузопо­токам определяется по формуле (17.9).

Так, например, для третьего грузопотока

 

Аналогично для четвертого грузопо­тока N_B4 = 35 вагонам, для пятого грузопотока N_B5 = 70 вагонам. Общее чис­ло вагонов в обменном парке N_b = 172.

При длине одного грузового вагона l_в = 8 м потребная полезная длина пу­тей накопления по грузопотокам L_Пi составит: L_П3 = 8 · 67 = 536 м; L_П4 = 8 · 35 = 280 м; L_П5 = 8 · 70 = 560 м; в целом L_П = 536 + 280 + 560 = 1376 м.

Поскольку L_П = 1376 > L_Ф = 960, не­обходимо откорректировать состав парка вагонов для грузопотоков с уче­том этого ограничивающего фактора.

Корректировочные рас­чёты по составу обменного парка для грузопотоков. Удельная длина пути, приходящаяся на 1 т груза, определяется по формуле (17.15):

для третьего грузопотока

 

по остальным грузопотокам

 

Математическую модель задачи оп­ределения рациональной концентра­ции груза в порту по каждому грузо­потоку можно записать в следующем виде.

Целевая функция:

1. 0,003·Х₃ + 0,0034·Х₄ + 0,013·Х₅ ≤ 960.

2. 1) 0,003·Х₃ ≤ 536,

2) 0,0034·Х₄ ≤ 280,

3) 0,013·Х₅ ≤ 560.

3. X_i ≥ 0

Необходимо найти значение {X_i}, максимизирующее целевую функцию.

Решение задачи проведено симп­лекс-методом.

Исходный и оптимальный планы приведены в табл. 17.2.

Как видно из табл. 17.2, согласно оптимальному плану посредством специальной формы организации работы смежных видов транспорта увеличива­ется количество перерабатываемого груза по прямому варианту для треть­его грузопотока на 171 800 т, четвер­того — 82 600 т, пятого — 11 400 т. При этом уточненный состав парка вагонов по грузопотокам определяет­ся по формуле (17.16):

 

Таблица 17.2

	- X0	- X4	- X5	b
Y2 Y3 Y4 Y5	0,003 0,003	0,0034   0,0034	0,013     0,013	536 280 560

Исходный план

 

- 0,49 - 0,11 - 0,4 0

 

Оптимальный план

	Y2	Y1	Y3	b
X5 X3 X4 Y4	- 100 500	-100	-1	11400 171800 82600 416

246 38 37 97800

Общая экономия благодаря специ­альной форме организации работы смежных видов транспорта по пере­грузке грузов в порту предполагается в размере 97 800 р.

Решение задачи методом приоритета.

1. Расчет показателя приоритета по грузопотокам, для ко­торых рациональна специальная фор­ма организации, определяется по фор­муле (17.17):

 

2. Упорядочение ряда приоритетных показателей

3. Расчет числа вагонов в обменном парке и потребной протяженности пу­ти накопления приведен ранее.

4. Выделение вагонов в обменный парк по грузопотокам начинается с третьего грузопотока (η₁ = s₀₃):

Проверка: L_П3 < L_Ф = 960 м; ∆L_Ф = 960 - 536 = 424 м.

Для следующего по размеру приори­тетного показателя — четвертого грузопотока:

 

 

Для пятого грузопотока L_П5 = 560 > ∆L'_Ф = 144 м. Поэтому число ваго­нов в обменном парке уточняется по ограничивающему фактору по фор­муле