автореферат диссертации по транспорту, 05.22.08, диссертация на тему:Автоматизация процесса управления перевозками массовых грузов кольцевыми маршрутами

На правах рукописи

Ковалев Игорь Александрович

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕВОЗКАМИ МАССОВЫХ ГРУЗОВ КОЛЬЦЕВЫМИ МАРШРУТАМИ

05 22 08 - Управление процессами перевозок

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ииЗи589Э1

Екатеринбург - 2007

003058991

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Уральский государственный университет путей сообщения» (УрГУПС) Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент

Александров Александр Эрнстович

Официальные оппоненты

доктор экономических наук, профессор Куренков Петр Владимирович кандидат технических наук, профессор Вальт Эрвин Брунович

Ведущее предприятие - Российский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи Министерства путей сообщения Российской Федерации (ВНИИАС МПС России)

Защита состоится «25» мая 2007 г в 14-00 часов на заседании диссертационного совета Д 218013.01 при Уральском государственном университете путей сообщения» (УрГУПС) по адресу 620034, г Екатеринбург, ул Колмогорова, 66, ауд 283 Факс (343) 358-47-66

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Автореферат разослан « 2к » апреля 2007 г

Отзывы на автореферат, в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью организации, просим направлять в адрес диссертационного совета по почте

Ученый секретарь диссертационного совета

В Р Асадченко

ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

В современных условиях проблема транспортного обслуживания предприятий остается актуальной Возрастают требования, предъявляемые к надежности и эффективности перевозок

Важным звеном в обеспечении потребителей массовыми грузами остаются кольцевые маршруты Целесообразность их использования объясняется надежным транспортным обслуживанием предприятий

Для эффективной ор1анизации процесса управления перевозками кольцевыми маршрутами необходимо наличие своевременной и точной информации о нахождении подвижного состава, наличии грузов у поставщиков и потребителей При этом вариантов возможных схем обращения маршрутов значительно больше, чем реально может проанализировать диспетчер

Многовариантность требует автоматизации выбора рационального варианта плана Это позволит повысить надежность транспортных связей, добиться эффективного взаимодействия между участниками перевозочного процесса

Таким образом, назрела необходимость разработать современную методическую основу для автоматизированного управления обращением кольцевых маршрутов Это позволит принимать обоснованные решения в вопросах транспортного обслуживания поставщиков и потребителей, а также обеспечивать доставку груза с минимумом затрат

Целью диссертационной работы является разработка и реализация научно-методических принципов автоматизации процесса управления перевозками массовых грузов кольцевыми маршрутами на основе автоматизированного построения оптимизационной модели Оптимизационная модель обеспечит составление плана регламентированного по времени подвода маршрутов к пунктам погрузки и выгрузки в условиях неравномерности интервалов производства и потребления

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:

1) изучить особенности организации перевозок массовых грузов кольцевыми маршрутами на дорогах сети;

2) представить математическую постановку задачи, позволяющую моделировать полные обороты кольцевых маршрутов, увязав в единый цикл выполнение технологических операций с разнородными продуктами (грузом, гружеными и порожними составами),

3) разработать методические положения по построению модели оптимального в динамике планирования и управления работой кольцевых маршрутов,

4) описать принципы автоматизированного построения оптимизационной модели управления перевозками кольцевыми маршрутами,

5) разработать методику использования оптимизационной модели для автоматизации процесса управления обращением кольцевых маршрутов,

6) проверить предложенные подходы и методики путем их внедрения на конкретном объекте,

7) сделать расчеты ожидаемой эффективности от автоматизации процесса управления перевозками кольцевыми маршрутами по отношению к существующей технологии

Объектом исследования в настоящей работе является система перевозок массовых грузов кольцевыми маршрутами

Методы исследования. В ходе исследования применялись методы математической статистики, экспертных оценок, моделирования сложных систем, математического программирования, системного подхода Поставленные задачи решались путем натурного обследования технологии работы кольцевых маршрутов

Теоретической и методологической основой для исследования послужили труды, направленные на совершенствование организации эксплуатационной работы железнодорожного транспорта, и проводимые в различное время докторами технических наук Акулиничевым В М, Батуриным А П, Бернгардом К А, Боровым В А, Бородиным А Ф, Буяновым В А, Грунтовым П С , Дьяковым Ю В , Козловым П А, Козловым И Т, Кудрявцевым В А , Левиным Б А , Некрашевичем В И , Осиповым В Т, Осьмининым А.Т., Петровым А П, Сотниковым Е А , Тишкиным Е М, Тулуповым Л П, Шаровым В А, кандидатами технических наук Александровым А Э , Былинским Ю В , Гоманковым Ф С , Новиковой И П , Тушиным Н А, Шавзисом С С, Шуйской О А и другими исследователями

Научная новизна работы. Предложены принципы автоматизации процесса управления обращением кольцевых маршрутов

Впервые в научной литературе применена к рассматриваемой проблеме оригинальная постановка динамической транспоршой задачи с задержками (ДТЗЗ) - позволяющая учесть в одном расчете груженые и порожние рейсы маршрутов В результате одного расчета получается оптимальный по критерию транспортных затрат пиан перевозок на требуемый период Особенность модели состоит в том, что в ней удалось объединять и разъединять между собой разнородные потоки грузов и подвижного состава, моделировать технологические операции «погрузка» и «выгрузка» В результате этого появилась возможность и в задаче закольцовывать груженые и порожние рейсы маршрутов, неоднократно повторяя их на периоде расчета

Ручное составление задач подобной сложности трудоемко Поэтому процесс построения оптимизационной модели необходимо автоматизировать Принципы автоматизированного построения оптимизационной модели включают

- представление структуры железнодорожного полигона обращения кольцевых маршрутов в автоматизированной оптимизационной модели,

- алгоритм расчета календарного плана погрузки/выгрузки кольцевых маршрутов,

- получение из информационных подсистем (АСОУП, ГИД и др) оперативной информации о нахождении подвижного состава на полигоне

В работе предложена автоматизированная система с двухуровневой подсистемой управления, состоящей из решающей и проверяющей части В решающей части находится оптимизационная модель Представлена методика использования оптимизационных моделей для построения автоматизированного процесса управления обращением кольцевых маршрутов Для использования в качестве проверяющей части имитациошюй модели разработана новая методика ее построения Используемая в автоматизированной системе имитационная модель полигона и процесса обращения кольцевых маршрутов создана с помощью системы «Истра», которая ранее применялась только для расчета станций и узлов

Практическая значимость исследования. Результаты исследования могут быть использованы при создании автоматизированных систем управления Эффективность перевозок грузов кольцевыми маршрутами может быть повышена за счет оптимизации назначений маршрутов В результате можно сократить количество маршрутов в обороте, снизить транспортные издержки от простоев маршрутов в ожидании погрузки/выгрузки Кроме этого эффект от работы следует ожидать в производственной сфере в связи с повышением надежности транспортного обслуживания поставщиков и потребителей

На защиту выносится методика построения автоматизированного процесса управления обращением кольцевых маршрутов, в том числе

1 новый вариант постановки ДТЗЗ с возможностью оптимизации полных оборотов кольцевых маршрутов,

2 принципы автоматизированного построения оптимизационной модели,

3 метод управления погрузочным ресурсом,

4 методика использования оптимизационных моделей для автоматизации процесса управления обращением кольцевых маршрутов

Реализация результатов работы. Разработанные в результате исследований теоретические и методические подходы были реализованы при построении автоматизированной системы управления дорожно-кольцевыми маршрутами (АСУ ДКМ) для Свердловской железной дороги В результате расчетов было установлено, что из пятидесяти восьми кольцевых маршрутов, перевозящих строительные грузы на Свердловской железной дороге, можно

исключить из оборота восемь составов или освоить ими дополнительный объем перевозок

Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены и получили одобрение на научно-технической конференции молодых ученых «Молодые ученые - транспорту» (УрГАПС, г Екатеринбург, 1999г), научно-технической конференции «Фундаментальные и прикладные исследования -транспорту» (УрГУПС, г Екатеринбург, 2001г), IV научно-технической конференции «Молодые ученые - транспорту» (УрГУПС, г Екатеринбург, 2003г.), международной научно-технической конференции «Наука, инновации и образование актуальные проблемы развития транспортного комплекса России» (УрГУПС, г Екатеринбург, 2006г) Всего на 4 конференциях

Результаты диссертационных исследований были доложены на кафедре «Управление эксплуатационной работой» Уральского государственного университета путей сообщения

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 8-ми печатных работах Общий объем публикаций около 4 п л , из которых автору принадлежит 3,4 пл Одна статья опубликована в журнале «Транспорт Урала», входящем в Перечень изданий рекомендованных ВАК для публикации научных результатов диссертаций, остальные статьи опубликованы в сборниках научных трудов УрГУПС

Структура и объем диссертации. Диссертация состой г из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и трех приложений Содержание изложено на 177 машинописных страницах, в том числе включая 54 рисунка на 50 страницах и 7 таблиц на 8 страницах Библиографический список содержит 86 наименований

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование важности и актуальности проблемы исследования

В первой главе рассматривается роль кольцевых маршрутов в организации перевозок массовых грузов на различных дорогах, проводится анализ теоретических исследований по данной теме

Наличие значительных постоянных потоков массовых грузов каменного угля, руды, строительных материалов, нефтепродуктов и тд создает условия для маршрутизации перевозок На многих дорогах сети перевозки этих грузов осуществляются кольцевыми маршрутами По некоторым оценкам, доля непригодных под погрузку песка и щебня полувагонов составляет до 40-50 процентов от общего потока порожних, а на формирование нового состава маршрута уходит до двух суток Эго обстоятельство ограничивает возможности обычной отправительской маршрутизации

Перевозки кольцевыми маршрутами характеризуются высокой степенью неравномерности интервалов погрузки и выгрузки К причинам, затрудняющим управление и влияющим на неравномерность, следует отнести, неравномерность подачи заявок, сложность структуры полигона, некратность протяженности полигона длине груженых и порожних рейсов маршрутов

Неравномерность, которой характеризуется взаимодействие поставщиков, потребителей и транспорта, является неуправляемым, дезорганизующим фактором Снизить негативное воздействие этого фактора можно за счет автоматизированного управления процессом перевозки кольцевых маршрутов

Для автоматизации процесса необходимо использовать математический аппарат, который позволит оптимизировать взаимодействие между поставщиками, потребителями и транспортом

Применение математического аппарата значительно увеличивает множество возможных решений, из которых выбирается рациональное На практике диспетчер использует, как правило, интуитивные схемы обращения кольцевых маршрутов При этом количество составов неоправданно велико и может быть снижено за счет эффективного управления, основанного на применении математических моделей.

Проблемой автоматизации управления перевозками занимался ряд ученых в МГУПС-МИИТе, ПГУПСе, ВПИИЖТе, УрГУПСе, на Дальневосточной и Октябрьской дорогах Известны модели управления и планирования работы маршрутов, разработанные Александровым А Э, Амелиным В П, Бородиным А Ф, Буяновой В Е, Былинским Ю В , Садовским Л.Е , Тушиным Н А, Шуйской О А, Яковлевым В Ф. Основу предлагаемых систем оперативного планирования составляют либо методы линейного программирования, либо эвристические алгоритмы

В исследованиях рассматривались различные постановки транспортной задачи Однако существующие подходы не позволяют учитывать груженые и порожние рейсы маршрутов в одном расчете В результате

- возникает необходимость ручной передачи информации между разными этапами расчета груженых и порожних рейсов,

- структурой полигона накладывается ограничение на продолжительность расчета

Рассмотрим ситуацию представленную на рис 1 Поставщики обозначены буквами А, потребители буквами - В Моменты погрузки и выгрузки кольцевых маршрутов, отмечены вертикальными стрелками Для всех станций погрузки расчетной сети являющихся поставщиками груженых маршрутов и потребителем порожних определяется величина периода планирования не превышающая значение Г„' На рисунке представлено два расчета, для груженых рейсов, и - порожних Для увязки оборота маршрутов в конечных пунктах необходимо корректировать имеющуюся программу производства и

___I__}______I__1_I—__Л-_Г

О 1 2 3 4 5 6 7 5 9 10 И 11 13 14 15 |6 17 II 19 го

и_____,1,____;

Успсйные обозначения.

- - поставщик; Г время хода груженого маршрута; 7 1г- полное время рйоротг ка>той станции еыгруаки;

я псп"рв5ит«лг. Т. — время хода порожнего маршрута; Г., - полное время оборота на ' станции погрузки;

Г'п- период планирования для псстайщиксо, Г"- период планировании для потребителей.

Рис. 1. Выбор периода планирования для поставщиков, потребления, внося в нее моменты появления новых маршрутов из предыдущих расчетов. При чем моменты прибытия маршрутов должны отстоять от моментов их отправления на величину времени обработки в этом конечном пункте. Для того, чтобы рассчитать план по порожним необходимо дополнить ими программу производства порожних и сделать расчет, Те моменты, которые не попали в период планирования для поставщиков порожних, должны быть учтены при следующем расчете. Момент производства у поставщика ,4!5 в 15 такт должен быть исключен из периода планирования груженых, т.к. на момент расчета плана о нем нет информации. В связи с этим период планирования уменьшен на единицу. Обобщая рассуждения, заключаем, что максимальное значение времени «производства» из включаемых в интервал планирования для поставщиков не должно превышать: — для станций погрузки

Г> тш{гГ+

где <;"- модельный момент «производства» груженого маршрута;

£(>-- время от момента «производства» груженого маршрута на ¿-той станции погрузки до момента ею возможного «превращения» в порожний маршрут на у-той станции выгрузки, т.е. gí¡ = т^ + ; т9 - время хода груженого маршрута;

тм - оборот маршрута по ] -той станции выгрузки, Р], - время от момента «производства» порожнего маршрута на у -той станции до его возможного «превращения» в груженый на г -той станции,те рр= г,,+г„, г ,, - время хода порожнего маршрута, т„ — оборот маршрута по г -той станции погрузки.

- для станций выгрузки

где 1"- модельный момент «производства» порожнего маршрута

Для потребителей интервал, на котором корректно может быть задано потребление, ограничен значениями времени

- для станций погрузки

- для станций выгрузки

Тв=гтп{1«+8и+Рл+га}-\

Для решения проблемы увеличения периода расчета при построении модели полигона обращения кольцевых маршрутов предлагается новый вариант динамической транспортной задачи с задержками (ДТЗЗ) Известно несколько вариантов ДТЗЗ, разработанных проф Козловым П А

Современный уровень информатизации и вычислительной техники позволяют вывести решение рассматриваемой задачи на качественно иной уровень Во-первых, представляется возможным специальным образом адаптировать известный математический аппарат ДТЗЗ под ограничения, описывающие несколько оборотов маршрута за период расчета Во-вторых, сегодня возможно автоматизировать процесс построения оптимизационных моделей

Вторая глава посвящена формализованному описанию процесса управления кольцевыми маршрутами

Содержательная постановка задачи трактуется следующим образом

Пусть в рамках некоторой дороги имеется сложившаяся структура корреспонденции кольцевых маршрутов, перевозящих однородный груз Известны объемы и ритмы погрузки и выгрузки маршрутов на конечных станциях в течение периода планирования, времена хода маршрутов от поставщиков к потребителям в груженом и порожнем направлении, возможные технологические способы ускорения оборота маршрутов в конечных пунктах и время ускорения Имеется информация о нахождении маршрутов в пути и на конечных станциях на основе, которой можно прогнозировать моменты и объемы «производства» и «потребления»

Необходимо найти оптимальное в динамике распределение маршрутов по станциям погрузки и выгрузки в условиях неритмичной работы отправителей и

получателей Критерием оптимальности является минимум суммарных затрат на хранение и перевозку груженых и порожних маршрутов, затрат на хранение, погрузку и выгрузку груза

Для решения поставленной задачи предлагается аппарат оптимизации -динамическая транспортная задача с задержками в кольцевой постановке

В соответствии с принятым аппаратом представлена формальная постановка задачи управления кольцевыми маршрутами

В процессе моделирования используются следующие обозначения множеств

Т-{ 0,1, , 7 -1,1,1 +1, , Т) - множество временных тактов задачи,

5 = {.У,, , , }- множество всех железнодорожных

станций,

6 = {<?!, , <Зг_!, (?г, , - множество всевозможных грузов,

производимых на предприятиях Индексы переменных означают следующее индекс g - переменная относится к грузу ; индекс 5 - переменная относится к железнодорожной

станции

Моделируемое взаимодействие разворачивается во времени Для того чтобы смоделировать такое взаимодействие, разобьем все время задачи на равные промежутки времени - такты Один такт равен одному часу Будем считать, что любое действие занимает целое неотрицательное число тактов Любое действие начинается одновременно с началом некоторого такта и заканчивается по завершению некоторого, возможно другого, такта

Пусть [О, Т] интервал оптимизации Обозначим для каждого момента времени г, ге {0,1,2, ,Г}

(г) - количество груза Сг в составах, произведенное в такт г на предприятии, связанном со станцией , - количество груза (?2 в составах, потребленного в такт I на предприятии, связанном со станцией 51, Р™"(!~0Х,) - количество погруженного на предприятии для станции

груза 0'г в составах, причем погрузка начата в такт (/-0^) и закончена к такту /, У'^"'(1-в1,, ) - количество выгруженного груза , пришедшего на

станцию^, в адрес предприятия связанного с этой станцией, причем выгрузка была начата в так г (г-^.), и закончена к такту г,

(0 - количество порожних железнодорожных составов,

пригодных для груза , отправленных от станции Я к

станции Л^. в такт с,

0 - количество железнодорожных составов, груженных грузом

, отправленных от станции к станции в такт г

Производственные программы поставщиков и потребителей заданы наперед и сбалансированы по объему Однако эти программы могут быть не сбалансированы по времени и с возможностями транспорта В этом случае моделируется ситуация, в которой возникает конфликт между интересами производства и возможностями транспорта. Для разрешения этого конфликта вводятся понятия количества недостающего для потребления груза и количества невостребованного груза - количество произведенного груза, которое невозможно оставить на хранение и невозможно отправить на погрузку В предположении о приоритете потребителей поставщики должны подстраиваться под них Механизм запасов моделирует простой маршрутов в ожидании погрузки или выгрузки при сгущенном подводе маршрутов и недостатке производственных мощностей Возможны ситуации, в которых с помощью запасов описывается хранение груза в ожидании погрузки из-за отсутствия порожних маршрутов или после выгрузки в ожидании момента потребления

Обозначим для каждого момента времени г, ге {0,1,2, ,7'} Х'^(?) - количество груза (7,, хранимого на предприятии, связанном со станцией 5'. в такт г, х£ ' (0 _ количество железнодорожных составов, груженных С? видом

груза, хранимых на станции 5, в такт г, Х":,' (г) - количество порожних железнодорожных составов, хранимых

на станции в такт г, пригодных для (?, вида груза, Я (г) — количество невостребованного груза (7,, произведенного на

предприятии, связанного со станцией в такт г, К {г) — количество недопоставленного груза (т, на предприятии, связанном со станцией в такт / Введем стоимостные коэффициенты

С""р - стоимость погрузки на предприятии для станции груза С?г,

причем погрузка начата в такт (< - 0,г,) и закончена к такту г;

С™''" - стоимость выгрузки груза (?г, пришедшего на станцию , в

адрес предприятия связанного с этой станцией, причем выгрузка была начата в такт (/ - 0Р), и закончена к такту г,

C¡,ch - стоимость перевозки порожних железнодорожных составов, пригодных для груза Gf от станции S] к станции S2 в такт t, стоимость перевозки железнодорожных составов груженных грузом Gg от станции Я, к станции в такт г, Ср - стоимость хранения груза Gs, на предприятии, связанном со

станцией S, в такт t, С*с - стоимость хранения на станции Ss в такт t железнодорожных

составов, груженных Gg видом груза, СрС - стоимость хранения порожних железнодорожных составов, хранимых на станции Ss в такт t, пригодных для Gg вида груза,

С", - стоимость производства излишней единицы груза Gg на

предприятии, связанного со станцией Ss в так г t, С* - стоимость недопоставки единицы груза Gg на предприятии, связанном со станцией Ss в такт t

Оптимизация транспортных потоков решается минимизацией целевой функции

9

Q = П, mm

СГ+Е1Еqr+ISMw +

geG seS t=dx¡ geG seS t=9e gcG seS í-D

qr+IIÍX/« +

geG seS t-0 geG s€S t=G geG s *Ss2e У t€T

+И15ЖМ

geôles s2cS icT geG seS ícT g<¿G seb le'

Здесь Q задает суммарные затраты на выполнение плана перевозок Критерием оптимальности является минимум суммарных затрат на хранение и перевозку груженых и порожних маршрутов, затрат на хранение, погрузку и выгрузку груза, недопоставку и недопотребление

При балансовых ограничениях

- груза на станции погрузки

(Я? (t)-X*{f +1)) + (0 - (0 -^'(0 = 0,

- груза на станции выгрузки

- груженых железнодорожных составов на станции погрузки

- груженых железнодорожных составов на станции выгрузки

(Л7 чо •-к с('+>»+5Ж(о - со)=О,

- груженых железнодорожных составов на транзитной станции

- порожних железнодорожных составов на станции погрузки

{К чо 1))+X « - ) - р;г (о=о,

- порожних железнодорожных составов па станции выгрузки

- порожних железнодорожных составов на транзитной станции

При ограничениях на неотрицательность переменных и пропускную способность

¿Г"(О* * 0, ^ 0,

> о, ¡1'/ ' (0 > ^Г(') > о, ^ 0, ху«) > о,

& о

Метод решения основан на сведении динамической транспортной задачи с задержками к транспортной задаче в сетевой постановке по известному алгоритму Форда — Фалкерсона

При использовании ДТЗЗ в кольцевой постановке для планирования перевозок кольцевыми маршрутами в динамике отсутствует необходимость выбора периода расчета и периодов планирования для поставщиков и потребителей Величина периода расчета ограничивается аппаратными средствами вычислительной техники и зависит от количества переменных (размерности) в задаче.

Основные отличия предлагаемой постановки состоят в следующем

1 Полные обороты маршрутов оптимизируются в одной задаче

2 В качестве транспортируемой единицы используется несколько видов продукта (груз, груженый маршрут и порожний маршрут)

3. Один и тот же узел выполняет функции поставщика одного вида продукции и потребителя другой К такту начала погрузки на станции должен находиться груз и порожний состав В такт окончания погрузки возникает новый продукт - груженый состав, который следует на станцию выгрузки После его прибытия происходит выгрузка, которая представляет собой процесс разделения груженого состава на два продукта - груз и порожний состав

Технологические операции, которые производятся с кольцевыми маршрутами, в модели характеризуют дуги между узлами На рис. 2 продемонстрированы составляющие оборота кольцевого маршрута

Условные обозначения

А -поставщик, В - потребитель, 0 — узел в момент времени 1,

| - момент производства у поставщика, | - момент потребление у потребителя,

- погру зка гр> за, выгрузка груза,

—- транспортировка груженого маршрута, —-транспортировка порожнего маршрута

Рис 2 Элементы оборота кольцевого маршрута Для упрощения описания технологических особенностей оборота маршрута по предприятию в модели введены дуги, имитирующие нахождение маршрута на предприятии и имеющие совокупные характеристики дуг отображающих оборот маршрута по обслуживаемому станцией предприятию, см рис 3

*.0 ©

© ©

<1* (О

© © © © © ©

Рис 3 Представление обслуживания станцией предприятий в модели Ограничение на общую пропускную способность таких дуг, выражается следующим образом

I,

где 1/1А (0 - величина подачи от станции на предприятие В1,

(г) - пропускная способность дуги

Как видно из рис 3, длина дуги, имитирующей нахождение маршрута на предприятии, отображает выполнение трех технологических операций для предприятия 5, • подачу маршрута на предприятие, грузовую операцию (погрузку/выгрузку), уборку маршрута с предприятия Для описания такой ситуации используем ограничение общей пропускной способности дуги

< (0 = щи{¿"^(?),"(/).<(0}

В третьей главе приводится методика автоматизированного построения оптимизационной модели управления кольцевыми маршрутами Методика излагается на примере перевозок щебня на одной из крупнейших дорог России В ходе анализа объекта исследования были определены поставщики и потребители щебня, установлены возможные транспортные связи

На основе представленной математической модели, а также результатов анализа существующей организации перевозок строительных грузов кольцевыми маршрутами была разработана автоматизированная система управления обращением дорожно-кольцевых маршрутов (АСУ ДКМ) на полигоне сети железных дорог

Система представляет собой комплекс, состоящий из четырех подсистем

1 Подсистема формирования транспортной сети полигона обращения (ПФТС), предназначенная для создания модели транспортной сети полигона обращения ДКМ и постановки задач планирования

2 Подсистема календарного планирования (ПКП) предназначена для анализа заявок на грузовые перевозки и автоматизации разработки календарного плана погрузки и подвода ДКМ к потребителям

3 Подсистема оперативного планирования (ПОП) предназначена для распределения погрузочного ресурса между предприятиями грузоотправителями в зависимости от плана погрузки Погрузочным ресурсом считаются ДКМ рабочего парка в порожнем состоянии, находящиеся на дороге

4 Подсистема контроля движения и анализа использования ДКМ (ПКДА) предназначена для

- определения текущей дислокации и истории движения ДКМ как в порожнем, так и в груженом состояниях,

- расчета оборота маршрута и оценки эффективности использования маршрутов грузоотправителями и грузополучателями

Применение математической модели, в которой закольцованы груженые и порожние рейсы маршрутов требует адаптации к существующей методике планирования На практике способ планирования погрузки и доставки грузов маршрутами определяется договорными отношениями между поставщиками и потребителями В подаваемых отправителями заявках на погрузку может быть указано конкретное время отправления груза Поэтому имеется определенное противоречие между свойствами математического аппарата и практикой планирования Предлагается при помощи специального алгоритма

предварительно определить рейсы груженых маршрутов и в оптимизационной закольцованной задаче использовать их как консганты, а не искомые переменные Искомыми величинами будут являться длительности нахождения маршрутов на станциях погрузки/выгрузки и порожних рейсов При таком подходе наиболее важными элементами решения являются рейсы порожних маршрутов, поэтому такой подход получил название - метод управления погрузочным ресурсом (МУПР)

Укрупненно алгоритм определения моментов погрузки и выгрузки заключается в следующем Суммарное распределение объемов между поставщиками и потребителями задается с помощью заявок на погрузку Заявки могут подаваться с указанием даты погрузки или быть со свободной датой Маршруты должны отправляться в указанное в заявках время Целью расчета является согласованный несгущенный подвод маршрутов к потребителям в течение планируемого периода

С помощью подсистемы формирования транспортной сети полигона обращения технологические данные о железнодорожной сети преобразовываются в исходные данные задачи Данные подразделяются на несколько функциональных групп

Первую группу составляют данные, которые можно классифицировать как нормативно-справочную информацию (НСИ)

Вторую группу параметров составляют программы производства и потребления (111111) грузов в узлах сети

Третью группу параметров составляют результаты расчетов, проведенных ранее и внешние данные, полученные в результате работы системы слежения за перевозочным процессом.

Формирование модели железнодорожной сети осуществляется инженером-технологом Для этого в установленном порядке в модель объекта вносятся данные из НСИ

- описывается топология сети железных дорог, см рис 4,

- на заданной топологии определяется состав и параметры звеньев пути (неразветвляющихся участков маршрутов следования),

- описываются интегральные характеристики узлов транспортной сети (станций, связанных с предприятими поставщиками и потребителями грузов),

- с помощью определенной последовательности звеньев задается структура и определяются параметры дуг транспортной сети (возможных маршрутов следования)

Рис, 4. Графическое представление топологии полигона.

После создания полигона обращения маршрутов, с помощью подсистемы календарного планирования, автоматически рассчитывается календарный план развоза груза кольцевыми маршрутами. Результатом планирования является составление программы производства/потребления (Ш1П) грузов в узлах транспортной сети.

Для исполнения сформированного плана и управления погрузочным ресурсом необходимы сведения о нахождении на сети порожних кольцевых маршрутов. Данные об их дислокации берутся из АСОУП. На начало периода планирования определяются времена и станции выполнения последних операций с маршрутами.

Оптимальный план подвода порожних маршрутов к пунктам погрузки строится автоматически с помошью ПОП на основе ранее рассчитанного плана груженых перевозок (календарного плана). Структура информационных потоков для расчета оптимального плана представлена на рис. 5.

исполненного движения Контроль и анализ с использованием ПКДА ДКМ

В четвертой главе обосновано применение имитационной модели для проверки реализуемости плана подвода порожних маршрутов к пунктам погрузки, проводится оценка адекватности применения автоматизированного управления перевозками массовых грузов кольцевыми маршрутами, исследуется эффективность автоматизированного управления АСУ ДКМ

Оптимизационные модели в значительной степени абстрактны и отображают объект с известным приближением Нерассмотренные ограничения можно учесть с помощью имитационной модели, которая позволяет исследовать закономерности функционирования объекта с учетом трудно формализуемых конкретных особенностей: схемы путевого развития, принятой технологии, парка локомотивов и вагонов

Структура управляющей подсистемы состоит из двух частей решающей и проверяющей В решающей части находится оптимизационная модель, базирующаяся на динамической транспортной задаче с задержками в кольцевой постановке, позволяющая найти оптимальную в динамике схему потоков В проверяющей части используется имитационная модель, построенная с

помощью имитационной системы «ИС'ГРА», которая подробно имитирует работу объекта и проверяет реализуемость оптимальной схемы работы. Схематично структуру управляющей подсистемы можно представить следующим образом, см, рис. 6.

АСОУП

УПРАВЛЯЮЩАЯ ПОДСИСТЕМА

__

ОПТИМИЗАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ

Рис. 6. Структура АСУ ДКМ. Взаимодействие двух частей управляющей подсистемы показано на рис.

7.

ОПТИМИЗАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ

Расчет оптимального динамичесхето обеспечения станций 1 погружи порожними составами »маршрутов

Преобразование результатов , |

решения задачи для имитационной моде™

Корректировка календарного ■плана для нового расчета

ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ

^Проверка реализуемости оптимального варианта1] плана при детальном отображении структур^ I I, полигона \

Рис. 7. Функции управляющей подсистемы, В задачу исследования входила разработка принципов и методики автоматизированного построения модели управления кольцевыми маршрутами на основе динамической транспортной задачи в кольцевой постановке. Опенку

экономического эффекта от автоматизированного управления будем проводить путем сравнительного анализа показателей работы, полученных при ручном управлении с результатами, полученными при использовании АСУ ДКМ

Ручное управление характеризуется тем, что диспетчер старается максимально точно выполнить план, составленный по заявкам грузоотправителей При этом управление маршрутами не обеспечивает выбора назначения каждого маршрута из условия оптимальности плана в целом Так как назначения этого плана выбирались изолированно, то его можно улучшить, применив транспортную задачу с задержками в кольцевой постановке для получения оптимальной схемы обеспечения станций погрузки порожними составами.

Управление, основанное на применении автоматизированной системы, заключается в исполнении построенного подсистемой планирования календарного плана Календарный план по распределению груженых маршрутов между станциями погрузки и выгрузки составляется на основе заявок на погрузку щебня Оптимальную схему распределения порожних составов маршрутов получаем, при решении транспортной задачи с задержками в кольцевой постановке с использованием МУПР

Для сравнения приведем основные показатели работы по вариантам на интервале декады в установившемся режиме работы, см табл 1

Таблица 1 Основные показатели работы по вариантам управления

Показатели работы кольцевых маршрутов 1 вариант (ручное управление) 2 вариант (автоматизированное управление)

Затраты маршруто-часов на

груженые рейсы 2419 2056

порожние рейсы 2267 1954

на погрузку 2488 2352

на выгрузку 4922 4654

межоперационные простои 1884 867

суммарные на выполнение плана 13980 11883

Средний оборот маршрута, сут 5,39 4,58

Требуемое число составов в обороте 58 50

Расчеты производились на персональном компьютере на базе процессора «РепЦиш-1У» с тактовой частотой 2,4 1Тц Продолжительность одного расчета составляет примерно от 1 до 1,5 часов

В результате анализа данных таблицы можно сделать вывод, что по числу составов в обороте и суммарным затратам маршруто-часов на перевозки лучшим оказался второй вариант, когда диспетчер осуществляет планирование и управление обращением маршрутов с помощью автоматизированной системы При выполнении плана перевозок важным показателем является число составов в обороте Попытка улучшить планирование за счет применения автоматизированной системы позволила оптимизировать назначения маршрутов и сократить число составов в обороте на 15% с 58 до 50 составов Это позволит на протяжении четырех лет сэкономить при перевозке строительных грузов по рассматриваемому полигону примерно 430,6 млн руб в ценах 2006 года Указанный эффект связан со снижением простоев маршрутов в ожидании грузовых операций за счет согласования движения ДКМ с работой погрузочно-разгрузочных фронтов предприятий, а также сокращением уровня эксплуатационных расходов

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенного исследования решены задачи автоматизированного построения оптимизационной модели и автоматизирован процесс управления кольцевыми маршрутами В том числе, получены следующие результаты

1 Процесс перевозок грузов дорожно-кольцевыми маршрутами характеризуется высокой степенью неравномерности Это вызывает сверхнормативные простои в ожидании грузовых операций Увеличение времени оборота увеличивает необходимое число маршрутов в обороте Выбор рациональных вариантов обращения маршрутов между многими поставщиками и потребителями должен осуществляться с помощью специального математического аппарата, позволяющего оптимизировать динамические процессы Известные модификации транспортных задач имеют недостатки при их использовании для решения задач оптимизации перевозок кольцевыми маршрутами.

2 Разработан вариант динамической транспортной задачи с задержками (ДТЗЗ), где план работы кольцевых маршрутов оптимизируется с учетом их полного оборота между пунктами погрузки и выгрузки В постановке снимается ограничение на длительность периода расчета, обусловленное сложной пространственно-временной структурой полигона обращения маршрутов Поскольку в закольцованном варианте ДТЗЗ отсутствует необходимость передачи данных между отдельными расчетами рейсов груженых и порожних маршрутов, создаются лучшие условия для построения автоматизированной системы планирования

3 В новой постановке ДТЗЗ существуют возможности оптимизации с учетом доставки с разной скоростью, одновременной оптимизации перевозок разных видов груза, наложения групповых и отдельных ограничений на транспортные связи и отдельные перевозки

4 Автоматизированная система управления кольцевыми маршрутами должна включать подсистемы

- формирования транспортной сети,

- календарного планирования,

- оперативного планирования,

- слежения, контроля и анализа движения ДКМ.

5 Разработана методика автоматизированного представления структуры железнодорожного полигона обращения кольцевых маршрутов в оптимизационной модели планирования Структуру модели определяет граф сети и его параметры Календарный план поставок строительных грузов строится на основе алгоритма, позволяющего рассчитывать график работы груженых маршрутов, соответствующий принципам согласованного подвода График работы груженых маршрутов представляется в модели закольцованной ДТЗЗ, как часть оптимальной схемы обращения маршрутов Па этапе решения закольцованной ДТЗЗ в содержательном плане рассматриваются альтернативы заадрссовки порожних маршрутов в пункты погрузки, такой подход в решении общей задачи получил название метода управления погрузочным ресурсом (МУПР)

6 Структура системы автоматизированного управления работой кольцевых маршрутов должна быть двухуровневой и состоять из двух частей Первая часть, используя потоковую модель строгой оптимизации, рассчитывает оптимальную в динамике схему грузопотоков в виде оперативного плана подвода порожних кольцевых маршрутов к станциям погрузки Вторая часть имитирует технологический процесс, определяет его показатели и необходимые резервы

7 Проверка реализуемости плана должна осуществляться на имитационной модели Для построения модели может быть использована система «ИСТРА» Система, в отличие от оптимизационной модели позволяет описать структуру полигона и технологические операции процесса доставки маршрутов значительно подробнее

8 На основе указанных результатов разработана и внедрена на Свердловской железной дороге автоматизированная система управления дорожными кольцевыми маршрутами (АСУ ДКМ) Ее применение позволяет повысить качество транспортного обслуживания предприятий, улучшить использование подвижного состава, повысить эксплуатационную надежность железных дорог

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1 Александров А Э , Ковалев И А Построение автоматизированного процесса управление обращением кольцевых маршрутов // Транспорт Урала, 2007 -№1(12) -С.41-47

2 Ковалев И А Управление кольцевыми маршрутами на железнодорожном полигоне /Организация производственных процессов и их элементов в подразделениях ОАО «Российские железные дороги» Сб. науч тр /под ред В М Сай - Екатеринбург. УрГУПС, 2006 - 102 с

3. Ковалев И А Представление структуры полигона обращения кольцевых маршрутов в элементах модели, - М - ВИНИТИ, 2006 -14с-Деп в ВИНИТИ 28 07 06, № 1017-В2006

4 Ковалев И А Отображение технологических особенностей процесса обращения кольцевых маршрутов в математической модели - М - ВИНИТИ, 2006 -23 с - Деп в ВИНИТИ 21 08 06, № 1090-В2006

5 Пермикин В Ю , Ковалев И А Оптимизация структуры и технологии па базе автоматизированных имитационных моделей //Молодые ученые -транспорту. Тез докл научно-техн конф - Екатеринбург УрГАПС, 1999 -С 147-148

6. Александров А Э, Ковалев И А Оптимизация диспетчерского управления перевозочным процессом на железнодорожном полигоне //Фундаментальные и прикладные исследования - транспорту/Молодые ученые - транспорту Труды научно-техн конф - Екатеринбург УрГУПС - Том 2 -2001 -С 77- 80

7 Александров А Э , Ковалев И А , Пермикин В Ю. Выбор рационального варианта работы железнодорожной станции на базе автоматизированных имитационных моделей //Фундаментальные и прикладные исследования -транспорту/Молодые ученые - транспорту Труды научно-техн конф -Екатеринбург. УрГУПС. - Том 2 - 2001 - С.81 - 86

8 Александров АЭ., Ковалев И А Влияние согласованного подвода поездов на работу припортовой станции //Молодые ученые - транспорту Труды IV научно-техн конф - Екатеринбург УрГУПС, 2003 - С 275 - 280

Ковалев Игорь Александрович

Автоматизация процесса управления перевозками массовых грузов кольцевыми

маршрутами 05 22 08 - Управление процессами перевозок

Сдано в набор 18 04 07 г Формат бумаги 60 х 84 1/16 Заказ Н2>

Подписано к печати 18 04 07 г Объем 1,5 п.л. Тираж 100 экз

Типография УрГУПС, 620034, г Екатеринбург, ул Колмогорова, 66

Введение.

Глава 1 Анализ существующего положения практики и теоретических исследований по теме.

1.1. Особенности организации подвода грузопотоков к потребителям кольцевыми маршрутами

1.11. Роль и значение перевозок массовых грузов кольцевыми маршрутами.

1 1.2. Анализ исследований в области проблемы.

1 1.3 Характеристика существующих методов оперативного планирования перевозок кольцевыми маршрутами.

1 2. Актуальность проблемы. Цели и задачи исследования.

1.3. Выбор метода исследования.

Выводы по 1 главе.

Глава 2. Динамическая оптимизационная модель управления кольцевыми маршрутами.

2.1. Содержательная постановка задачи.

2 2. Формальная постановка задачи. Преобразование объекта моделирования в математическую модель.

2 2.1 Погрузка.

2.2.2. Выгрузка.

2.2.3. Хранение груза.

2 2.4. Хранение груженых составов на станции.

2 2 5 Хранение порожних составов на станции.

2 2.6. Перевозка порожних составов.

2.2.7. Перевозка груженых составов.

2 2 8. Излишки производства.

2 2.9 Недопотребление.

2 2.10. Суммарные затраты.

2 2 11. Ограничения.

2 2 12 Баланс груза на станции погрузки

2 2 13. Баланс груза на станции выгрузки.

2 2 14. Баланс груженых железнодорожных составов на станции погрузки.

2.2.15. Баланс груженых железнодорожных составов на станции выгрузки.

2 2 16. Баланс груженых железнодорожных составов на транзитной станции.

2 2.17 Баланс порожних железнодорожных составов на станции погрузки.

2.2.18. Баланс порожних железнодорожных составов на станции выгрузки.

2.2 19. Баланс порожних железнодорожных составов на транзитной станции.

2 2.20 Ограничения на пропускную способность.

2 3 Отображение в потоковой модели взаимодействия производства и транспорта 59 2.4. Отображение в потоковой модели различных аспектов работы транспорта.

2 5 Метод решения.

Выводы по 2 главе.

Глава 3. Автоматизированное построение модели управления.

3.1. Характеристика объекта исследования.

3 2. Основные поставщики кольцевых маршрутов.

3.3 Построение автоматизированного процесса управления кольцевыми маршрутами.

3.4. Расчет календарного плана подвода груженых маршрутов к пунктам выгрузки

3.5. Представление структуры полигона в элементах модели.

3.6. Подсистема формирования транспортной сети полигона

3 6.1 Описание топологии сети железных дорог полигона.

3.6.2. Определение состава и параметров звеньев пути.

3.6.3. Определение параметров узлов транспортной сети.

3 6.4 Задание структуры и параметров дуг транспортной сети.

3 7 Подсистема календарного планирования.

3.7.1. Описание текущего состояния начальных запасов груза в узлах.

3.7.2. Описание текущей поездной ситуации.

3 8. Подсистема оперативного планирования.

3 9 Подсистема контроля и анализа движения ДКМ.

Выводы по 3 главе.

Глава 4. Реализуемость плана и экономический эффект.

4.1. Анализ случайных параметров.

4 2. Двухуровневая система управления.

4.3. Принципы построения имитационной модели полигона обращения кольцевых маршрутов.

4.3.1 Общие положения.

4 3 2 Моделирование движения поездов по перегону.

4.3.3 Моделирование интервала скрещения.

4.3.4 Условная операция согласования операций движения

4.3.5. Имитация подачи и уборки поездного локомотива.

4 3.6 Нумерация и название операций.

4 3.7 Приоритеты операций.

4 3.8. Анализ результатов.

4 4. Экономический эффект.

4 4.1. Принципы оценки адекватности модели.

4 4.2. Сравнение показателей работы маршрутов при ручном и автоматизированном управлении.

4 4.3. Оценка экономического эффекта автоматизации процесса управления обращением кольцевых маршрутов

4 4.4. Результаты эксплуатации автоматизированной системы управления.

Выводы по 4 главе.

В настоящее время вопросам повышения эффективности работы железных дорог уделяется все большее внимание Остро стоит проблема недостатка некоторых родов подвижного состава. Важной задачей является улучшение использования перевозочных средств транспорта. Этому не в малой степени способствует маршрутизация перевозок массовых грузов. При маршрутизации перевозок сокращается переработка вагонов в пути следования на попутных сортировочных и участковых станциях, снижается время нахождения вагона на технических станциях за период его оборота и, следовательно, высвобождается подвижной состав для дополнительных перевозок грузов.

Одной из форм маршрутизации является организация перевозок кольцевыми маршрутами. Перевозка массовых грузов замкнутыми кольцевыми маршрутами способствует более устойчивому обеспечению отправителей подвижным составом, значительно повышает сохранность перевозимых грузов, сокращает время на маневровую работу и подготовку вагонов к погрузке. Эффективность организации кольцевых маршрутов достигается, прежде всего, за счет сокращения времени обработки на станции погрузки от прибытия до подачи под погрузку, включая стоимость подготовки вагонов к погрузке. Внедрение кольцевых маршрутов - один из путей решения актуальной задачи по обеспечению дорог погрузочными ресурсами

Процесс перевозки грузов кольцевыми маршрутами характеризуется высокой степенью неравномерности интервалов погрузки и выгрузки. К факторам, влияющим на неравномерность, следует отнести:

- неравномерность подачи заявок;

- сложность структуры полигона;

- некратность протяженности полигона длине груженых и порожних рейсов маршрутов.

Отрицательному влиянию неравномерности необходимо противопоставить автоматизированное управление процессом перевозки кольцевых маршрутов.

Применение математического аппарата значительно увеличивает множество возможных решений, из которых выбирается рациональное. На практике диспетчер использует, как правило, интуитивные схемы обращения кольцевых маршрутов. При этом количество составов неоправданно велико и может быть снижено за счет эффективного управления, основанного на применении математических моделей.

Особенностью оперативного управления в данной сфере является то, что поиск наиболее рациональных решений происходит при соблюдении жестких временных ограничений. В этих условиях ручное составление моделей подобной сложности невозможно, поскольку это трудоемкий процесс. В связи с этим непосредственно использовать математические методы расчета в оперативной обстановке не удается.

Для автоматизации процесса требуется создание технологий, призванных оптимизировать взаимодействие между поставщиками и потребителями.

Указанные требования положены в основу разработанной в настоящей диссертации автоматизированной системы управления дорожно-кольцевыми маршрутами.

На защиту выносится методика построения автоматизированного процесса управления обращением кольцевых маршрутов, в том числе:

- новый вариант постановки динамической транспортной задачи с задержками с возможностью оптимизации полных оборотов кольцевых маршрутов;

- принципы автоматизированного построения оптимизационной модели;

- метод управления погрузочным ресурсом;

- методика использования оптимизационных моделей для автоматизации процесса управления обращением кольцевых маршрутов.

Разработанные в исследовании теоретические и методические подходы могут быть использованы для оперативного планирования и управления работой кольцевых маршрутов на дорогах сети. Применение системы позволит за счет оптимизации назначений маршрутов сократить транспортные издержки от простоев маршрутов в ожидании грузовых операций и уменьшить необходимое число составов в обороте.

Выводы по 4 главе

1 Учет в оптимизационной модели факторов неопределенности с помощью математических ожиданий величин составляющих оборота, а не нормативных показателей позволяет учесть негативное воздействие дестабилизирующих факторов и повысить достоверность планирования. Более правильно колебания временных составляющих оборота кольцевых маршрутов могут быть учтены с использованием стохастической постановки кольцевой ДТЗЗ.

2. В соответствии с современными требованиями функциональная схема системы автоматизированного управления ДКМ должна быть двухуровневой и состоять из двух частей. Решающая часть представлена оптимизационной потоковой моделью, а проверяющая имитационной.

3. Для построения имитационной модели эффективно может быть использована система «ИСТРА». Структура полигона и технологические операции процесса доставки маршрутов описываются в системе «ИСТРА» значительно более подробно, чем в оптимизационной модели. Проверка на имитационной модели позволяет сделать обоснованное заключение о выполнимости плана. Обратная связь с оптимизационной моделью позволяет делать ее более точную настройку.

4. Существенное улучшение показателей работы кольцевых маршрутов получается при использовании автоматизированной системы управления дорожно-кольцевыми маршрутами. Выбор оптимальных назначений здесь производился с учетом реальной ситуации и динамических свойств системы. Существенно сокращаются простои маршрутов в пунктах назначения, и количество составов в обороте.

5. Чистый дисконтированный доход от внедрения автоматизированной системы составляет примерно 430,6 млн. руб. в ценах 2006 года.

Заключение

В результате проведенного исследования решены задачи автоматизированного построения оптимизационной модели и автоматизирован процесс управления кольцевыми маршрутами В том числе, получены следующие результаты:

1. Процесс перевозок грузов дорожно-кольцевыми маршрутами характеризуется высокой степенью неравномерности. Это вызывает сверхнормативные простои в ожидании грузовых операций. Увеличение времени оборота увеличивает необходимое число маршрутов в обороте Выбор рациональных вариантов обращения маршрутов между многими поставщиками и потребителями должен осуществляться с помощью специального математического аппарата, позволяющего оптимизировать динамические процессы Известные модификации транспортных задач имеют недостатки при их использовании для решения задач оптимизации перевозок кольцевыми маршрутами

2. Разработан вариант динамической транспортной задачи с задержками (ДТЗЗ), где план работы кольцевых маршрутов оптимизируется с учетом их полного оборота между пунктами погрузки и выгрузки. В постановке снимается ограничение на длительность периода расчета, обусловленное сложной пространственно-временной структурой полигона обращения маршрутов. Поскольку в закольцованном варианте ДТЗЗ отсутствует необходимость передачи данных между отдельными расчетами рейсов груженых и порожних маршрутов, создаются лучшие условия для построения автоматизированной системы планирования. Приводится алгоритм сведения ДТЗЗ в закольцованной постановке к транспортной задаче линейного программирования на сети. Для решения задачи таким способом могут быть использованы стандартные пакеты прикладных программ.

3 В новой постановке ДТЗЗ существуют возможности: оптимизации с учетом доставки с разной скоростью, одновременной оптимизации перевозок разных видов груза, наложения групповых и отдельных ограничений на транспортные связи и отдельные перевозки.

Автоматизированная система управления кольцевыми маршрутами должна включать подсистемы:

- формирования транспортной сети;

- календарного планирования;

- оперативного планирования;

- слежения, контроля и анализа движения ДКМ.

Разработана методика автоматизированного представления структуры железнодорожного полигона обращения кольцевых маршрутов в оптимизационной модели планирования Структуру модели определяет граф сети и его параметры. Календарный план поставок строительных грузов строится на основе алгоритма, позволяющего рассчитывать график работы груженых маршрутов, соответствующий принципам согласованного подвода График работы груженых маршрутов представляется в модели закольцованной ДТЗЗ, как часть оптимальной схемы обращения маршрутов. На этапе решения закольцованной ДТЗЗ в содержательном плане рассматриваются альтернативы заадресовки порожних маршрутов в пункты погрузки, такой подход в решении общей задачи получил название метода управления погрузочным ресурсом (МУПР).

Структура системы автоматизированного управления работой кольцевых маршрутов должна быть двухуровневой и состоять из двух частей. Первая часть, используя потоковую модель строгой оптимизации, рассчитывает оптимальную в динамике схему грузопотоков в виде оперативного плана подвода порожних кольцевых маршрутов к станциям погрузки. Вторая часть имитирует технологический процесс, определяет его показатели и необходимые резервы.

Проверка реализуемости плана должна осуществляться на имитационной модели Для построения модели может быть использована система «ИСТРА». Система, в отличие от оптимизационной модели позволяет описать структуру полигона и технологические операции процесса доставки маршрутов значительно подробнее.

При использовании автоматизированной системы управления дорожнокольцевыми маршрутами отмечено улучшение показателей работы маршрутов. Сокращены простои маршрутов в пунктах назначения, в результате удалось уменьшить общее количество составов в обороте с 58 до 50

9 Чистый дисконтированный доход от внедрения автоматизированной системы составляет примерно 430,6 млн. руб. в ценах 2006 года 10. На основе указанных результатов разработана и внедрена на Свердловской железной дороге автоматизированная система управления дорожными кольцевыми маршрутами (АСУ ДКМ). Ее применение позволяет повысить качество транспортного обслуживания предприятий, улучшить использование подвижного состава, повысить эксплуатационную надежность железных дорог.

1. Осипов В.Т Маршрутизация перевозок грузов. М., Транспорт, 1973, 199 с.

2. Александров М А Развивать маршрутные перевозки. //Железнодорожный транспорт.-М. 1981.-№ 11.-С. 35-40.

3. Развивать маршрутные перевозки. //Железнодорожный транспорт. М. -1983. -№ 10.-С. 69-70.

4. Совершенствование организации вагонопотоков НТО железнодорожного транспорта М., Транспорт, 1983. - 32 с.

5. Чернов Г.И., Дрогин И.С. Методы маршрутизации перевозок. //Железнодорожный транспорт. М. - 1974. - № 9. - С. 14-19.

6. Береснев С.Е., Тимошко J1. А. Особенности технологических процессов грузовых станций, работающих по Белорусскому методу организации вагонопотоков: Труды МИИТа, Вып. 482. М. - 1975. - С. 34-36.

7. Былинский Ю.В. Метод маршрутизации перевозок грузов Белорусской ж. д. и пути его развития в автоуправлении перевозочным процессом. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. JL, ЛИИЖТ, 1980.-25 с

8. Орлюк А.А., Булахов Д И., Былинский Ю В. Информационное взаимодействие в транспортной логистике. // Железнодорожный транспорт. -М.-2003.-№ 11.-С. 22-29.

9. Волков В.А., Левин Д.Ю., Лерман В.Д. Совершенствование эксплуатации железных дорог. М.: Транспорт, 1984. - 208 с.

10. Perren В. Puch-pull operation in Scotland. Modern Railways, 1980, vol. 37, № 384, p. 397-400.1.. Осипов В.Т. Маршрутизация перевозок грузов за рубежом. М.: Наука, 1982 -293 с

11. Gunter Hans, Rieks Heinz G. Die Programmierung des Massengutverkehrs in geschlossenen Zugen. Bundesbahn, 1987, 63, № 6, s. 510-514.

12. Акулиничев B.M., Кирьянова О.С., Боровой Н.Е. Организация вагонопотоков и маршрутизация перевозок. М., Транспорт, 1970. - 319 с.

13. Боровой НЕ., Маршрутизация перевозок грузов. М/ Транспорт, 1978. -215 с.

14. Александров А Э. Гибкая технология управления внутридорожными кольцевыми маршрутами /Дисс. на соиск. уч. ст. канд. тех. наук: 05.22.08. -Екатеринбург, 1994. 167 с.

15. Грунтов П.С. Эксплуатационная надежность станций. М.: Транспорт, 1986. -247с

16. Мищенко Н.Г. Анализ вагонопотоков, поступающих в адрес предприятий черной металлургии //Сб. науч. тр. /Моск. ин-т инж ж.-д. трансп. 1973. -Вып. 354. - С. 47-54.

17. Негомедзянов Ю.А Методические основы анализа временных рядов поступления вагонов МПС на металлургические заводы //Сб. науч. тр. /Вопросы промышленного транспорта /Изд-во Калининского политехнического ин-та. 1974. - С. 20-23.

18. Суворов В. А. Исследование вопросов совершенствования организации перевозок в промышленных узлах /Дисс. на соиск уч ст. канд. тех. наук: 05.22.12.-М.,1982.-283 с.

19. Бодюл В И., Шаров В А., Жаброва О.А. «Ритм» комплексная технология. //Железнодорожный транспорт. - М. - 1989. - № 6. - С 14-16.

20. Амелин В.П. Эффективность перевозки угля кольцевыми маршрутами. //Вестник ВНИИЖТ.-М.- 1981,-№4.-С. 13-17.

21. Боровой Н.Е., Гоманков Ф.С., Рудых A.M. Об обеспечении устойчивой погрузки и перевозки каменного угля железными дорогами. В сб. «Оптимизация эксплуатационной работы железных дорог» М - 1981. С. 311.

22. Комплекс задач «Автоматизированная разработка схем обращения кольцевых и технологических маршрутов с оценкой эффективности (АКМ)». Методика и технология расчетов /ВНИИАС МПС России. М., 2003. - 64 с.

23. Бородин А.Ф., Пояркова М.А., Суслова М.В., Агеева М.А., Кульбицкий А.В. Интегрированная система СЕТЬ-2 //Железнодорожный транспорт. М. - 2002. -№11 -С 10-14.

24. Тишкин Е.М. Автоматизация управления вагонным парком. М.: Интекст, 2000 - 224 с

25. Шаров В.А. Технологическое обеспечение перевозок грузов железнодорожным транспортом в условиях рыночной экономики. М/ Интекст, 2001.- 198 с.

26. Апатцев В.И. Проблемы оптимизации транспортного производства в железнодорожных узлах. М.: РГОТУПС, 2000. - 244 с

27. Бурков В.П, Ловецкий С.Е Методы решения экстремальных задач комбинаторного типа (обзор). //Автоматика и телемеханика. М. - 1968. -№ 1.

28. Геронимус Б JI. Экономико-математические методы в планировании на автомобильном транспорте М : Транспорт, 1977. - 160 с.

29. Меламед И.И., Плотинский Ю.М. Эвристический алгоритм решения обобщенной задачи развозки. //Автоматика и телемеханика. М. - 1979. -№ 12 -С. 167-172.

30. Панов С.А. Модели маршрутизации на автомобильном транспорте. М.: Транспорт, 1974. - 152 с.

31. Савин В.И. Математические методы оптимального планирования работы флота и портов. М Транспорт, 1969. - 168 с.

32. Ловецкий С.Е., Житков В.А., Плотинский Ю.М. Задачи маршрутизации перевозок на транспортной сети. /В кн.: «Итоги науки и техники. Серия: Организация управления транспортом», Том 2. М., 1980. - С. 74-128.

33. Романов П.А., Алексеев Б.Е., Ильчев Е.В. Автоматизированная система управления работой кольцевых маршрутов //Сб. науч. тр. /Интенсификация эксплуатационной работы на ж. д /Лен. ин-т инж. ж.-д. трансп. 1987. - С. 2833.

34. Шумская О.А. Календарное планирование маршрутных перевозок в АСУЖТ /Дисс на соиск. уч. ст. канд. тех. наук: 05.13.06. М 1988. - 198 с.

35. Составление на ЭВМ оптимальных суточных планов отправления маршрутных поездов с мест массовых погрузок.: Отчет /МИИТ; Руководитель темы Садовский Л.Е. N Г.Р. 01. 84. 0067729; Инв. N 02850 024349. М.: 1984. -67с

36. Аврамчук Е Ф., Вавилов А.А., Емельянов С.В. и др. Технология системного моделирования. Под ред. Емельянова С.В. - М.: Машиностроение, 1988. -520 с

37. Козин Б С, Козлов И. Т. Выбор схем этапного развития железнодорожных линий -М : Трансжелдориздат, 1964. -241с.

38. Макарочкин A.M. .Дьяков Ю.В. Использование и развитие пропускной способности железных дорог. М.: Транспорт, 1981. - 287с.

39. Математическое моделирование экономических процессов.- Под ред И.В Белова и А.М.Макарочкина. М.: Транспорт, 1977. - 246с.

40. Позамантир Э.И. Оптимальное оперативное планирование потоков продукции и работы транспорта.-В кн.- Проблемы прогнозирования и оптимизации работы транспорта. Под ред. Л В.Канторовича и В.Н Лившица. М.: Наука, 1982 - С. 275-295.

41. Акулиничев В.М. Организация вагонопотоков. М.: Транспорт, 1979. - 223 с.

42. Акулиничев В.М Система организации вагонопотоков на железнодорожном транспорте. М.: МИИТ, 1969. - 120 с.

43. Смехов А А. Применение математических методов для расчета оптимальных параметров грузовых фронтов.//Сб. науч. тр./Применение математическихметодов и ЭЦВМ в грузовой работе железных дорог / М.: МИИТ, 1968. -С. 15-29.

44. Васильева Е.М., Левит Б.Ю., Лившиц В.М. Нелинейные транспортные задачи на сетях. М.: Финансы и статистика, 1981. - 104с.

45. Козлов П А. Теоретические основы, организационные формы, методы оптимизации гибкой технологии транспортного обслуживания заводов черной металлургии. /Дисс. на соиск. уч. ст. док. техн. наук: 05.22.12. М.: 1987. -393 с.

46. Бугаев А В. Выбор оптимальных методов организации работы промышленных транспортных систем. /Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук: 05.22.01. М.: 1984.-234 с.

47. Журавин С.Г. Взаимодействие производственных подразделений и промышленного железнодорожного транспорта в условиях интенсификации. /Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук: 05.22.12. -М.: 1987. 268 с.

48. Трофимов СВ. Выбор оптимальных методов оперативного управления работой промышленного железнодорожного транспорта. /Дисс на соиск. уч. ст. канд техн наук: 05.22.01. М.: 1990.-201 с.

49. Кудряшева М.С. Совершенствование организации технологических перевозок в транспортных системах металлургических комбинатов /Дисс. на соиск. уч. ст канд. техн наук 05 22.12. М.: 1985. - 147 с.

50. Попов AT. Оптимизация взаимодействия технологического железнодорожного транспорта. /Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук: 05.22.12.-М.: 1984.-223 с.

51. Казюлин Г.Е. Выбор оптимального варианта организации вагонопотоков методом динамического программирования.//Труды МИИТа, Вып. 362, М. - 1971.-С. 18-35.

52. Новикова И П. Построение подсистемы автоматизированного управления в АСУ транспорта крупных предприятий /Дисс. на соиск уч ст канд. техн. наук 05.22.08. Екатеринбург, 2001. - 210 с.

53. Пермикин В Ю. Автоматизация структурно-технологической оптимизации железнодорожных станций. /Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук: 05.22.08 Екатеринбург, 1999. - 137 с.

54. Философско-методологические основания системных исследований. — М : Наука, 1983.-324 с.

55. Форд JI.P., Фалкерсон Д.Р. Потоки в сетях. М.: Мир, 1966. - 276с.

56. Литвак Б.Л. Алгоритм решения динамической транспортной задачи.- В кн.:Системы многосвязного управления. -М.: Наука, 1977.

57. Гриценко В.И., Назаренко Н.А. Оперативное управление транспортными перевозками в многофазной системе снабжения. //Управляющие системы и машины - М. - 1980. - № 4.

58. Якушев Н В. Построение распределительных транспортно-складских систем с логистической организацией грузопотоков. /Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн наук: 05.22.01. Екатеринбург, 2006. - 143 с.

59. Волобуев Ю.М., Кабаев Н.Ф. Перевозки угля и руды в кольцевых маршрутах. //Железнодорожный транспорт. М. - 1980. - № 11. - С 45-46.

60. Совершенствование эксплуатационной работы железных дорог Сибири и Дальнего Востока. НТО железнодорожного транспорта. М.: Транспорт, 1982. -40 с.

61. Чернов Г И. Условия повышения ритмичности работы дороги. //Железнодорожный транспорт. М. - 1972. - № 12. - С. 61-64.

62. Тушин Н.А Построение систем «Автодиспетчер» для управления подводом массовых грузов крупным потребителям. //Дисс. на соиск уч. ст. канд. техн. наук: 05 22 08. Екатеринбург, 2004. - 177 с.

63. Экономика железнодорожного транспорта. Под ред. И.В. Белова. М.: Транспорт, 1989.-351 с.

64. Инструкция по планированию, организации и учету перевозок грузов отправительскими и ступенчатыми маршрутами. М., Транспорт, 1976. - 30 с.

65. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем искусство и наука. - М.: Мир, 1978.-215 с.

66. Аккоф Р., Сасиени М. Основы исследования операций. М.: Мир, 1971. -354 с

67. Вентцель Е.С., Овчаров JI.A. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. М.: Наука, 1988. - 480 с.

68. Бендат Дж., Пирсол А. Прикладной анализ случайных данных: Пер. с англ. -М.- Мир, 1989.-540 с.

69. Павловский Ю.Н. Имитационные модели и системы. М.: ФАЗИС: ВЦ РАН, 2000.- 134 с.

70. Максимей И.В. Имитационное моделирование на ЭВМ М.: Радио и связь, 1988.-232 с.

71. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. М.: Высшая шк., 2001. -343 с.

72. Соболь И.М Численные методы Монте-Карло. М.: Наука, 1973. - 463 с.

73. Ермаков С М., Михайлов Г.А. Курс статистического моделирования. М.: Наука, 1976.-438 с.

74. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования Утверждены Госстроем России, Минэкономики России, Минфинансов России, Госкомпромом России 31.03.94 г. №7-12/47.

75. Методические рекомендации по определению экономической эффективности мероприятий научно-технического прогресса на железнодорожном транспорте. -М.: Транспорт, 1995.

76. Александров А.Э., Ковалев И.А. Построение автоматизированного процесса управление обращением кольцевых маршрутов // Транспорт Урала, 2007. -№ 1(12). -С.41 -47.

77. Ковалев И.А. Управление кольцевыми маршрутами на железнодорожном полигоне /Организация производственных процессов и их элементов в подразделениях ОАО «Российские железные дороги»- Сб. науч. тр. /под ред. В.М Сай. Екатеринбург: УрГУПС, 2006. - 102 с.

78. Ковалев И.А. Представление структуры полигона обращения кольцевых маршрутов в элементах модели. М. - . ВИНИТИ, 2006. - 14 с. - Деп. в ВИНИТИ 28.07.06, № 1017-В2006.

79. Ковалев И.А. Отображение технологических особенностей процесса обращения кольцевых маршрутов в математической модели. М. - : ВИНИТИ, 2006. - 23 с. - Деп. в ВИНИТИ 21.08.06, № 1090-В2006.

80. Пермикин В.Ю., Ковалев И.А. Оптимизация структуры и технологии на базе автоматизированных имитационных моделей //Молодые ученые -транспорту: Тез. докл. научно-техн. конф. Екатеринбург: УрГАПС, 1999. -С.147- 148

81. Александров А.Э., Ковалев И.А. Влияние согласованного подвода поездов на работу припортовой станции //Молодые ученые транспорту: Труды IV научно-техн. конф. - Екатеринбург: УрГУПС, 2003. - С.275 - 280.