автореферат диссертации по транспорту, 05.22.08, диссертация на тему:Автоматизация структурно-технологической оптимизации железнодорожных станций

Выводы к главе 4

1. В силу особенностей имитационного моделирования получить оптимальный вариант структуры и технологии работы исследуемой станции за один расчет невозможно. Неэффективен также и полный перебор вариантов для достижения оптимума вследствие влияния значительного числа факторов на результат и затрат времени на каждый расчет. Предлагается применять специальные методы проведения экспериментов на модели, в качестве которого служит «имитационный спуск». Разработана методика проведения экспериментов на модели с использованием «имитационного спуска» для нахождения оптимального варианта структуры и технологии работы станции.

2. Используемые в модели бункерные и логические элементы позволяют с высокой степенью информативности производить анализ показателей работы моделируемой станции.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В настоящее время решаемые в работе железнодорожных станций задачи требуют наличия оперативного и точного метода расчета. В то же время используемые методы не всегда полностью отвечают этому требованию. Простые в использовании, как, например, суточный план-график, недостаточно полно описывают структуру и технологию работы станции, что приводит к неадекватным результатам. С другой стороны, методы, которые хорошо представляют структуру и технологию, например, имитационное моделирование, сложны в применении на практике. Общим недостатком имеющихся методов расчета является их трудоемкость построения, большие затраты времени и, как следствие, низкая оперативность результатов. Необходимо создание метода расчета, объединяющего в себе простоту использования одних методов и учитывающего все особенности железнодорожных станций.

2. Анализ различных методов расчета показал, что наиболее адекватно структуру и технологию работы станции представляет имитационное моделирование. Однако использование языков моделирования для построения моделей, требования к пользователям в специальных знаниях сдерживает его применение на практике. Возможность создания универсальной программы автоматизированного создания имитационных моделей станций основывается на представлении железнодорожной станции любой структуры и технологии работы в виде совокупности универсальных логических и бункерных элементов.

3. Структура станции в универсальной автоматизированной имитационной модели представляется в виде логических элементов. Для представления схемы станции в элементах модели она подразделяется на станционные блоки. Любой станционный блок в процессе разбиения можно рассматривать независимо. Понятия «путь» и «перегон» позволяют отобразить все существующие на станции передвижения, а также облегчают работу исследователю, который оперирует с известными ему терминами. Формальное описание процесса представления схемы станционного блока производится в терминах теории графов.

4. Технология работы станции в автоматизированной модели представляется набором операций. Операции условно можно разделить на три группы - технологические, информационные и управляющие. Технологические операции моделируют основные элементы технологии работы станции -передвижения, и, как следствие, перенос емкости; работу дополнительных устройств и т.д. Передвижения моделируются при помощи автоматически рассчитываемых алгоритмом маршрутов. Алгоритм автоматически строит все возможные маршруты передвижений по станции, которые пользователь может затем использовать или запретить. В операции возможные маршруты представляются в виде отдельных вариантов технологии. Для переноса емкости в маршруте используются технологические бункерные элементы.

5. Для отображения состояния путей, парков станции в памяти диспетчера в модели используются информационные бункерные элементы. В зависимости от уровня управления информационные элементы могут быть простыми (нижний уровень управления) и «обобщенными» (вышестоящие уровни управления). Работа информационных операций в модели заключается в занесении емкости на информационные элементы с определенными параметрами, что будет отображать передачу информации диспетчерскому персоналу станции.

6. Управляющее воздействие диспетчерского персонала на работу станции в модели реализуется с помощью управляющих операций. Для моделирования управления в модели используются управляющие бункерные элементы. Как наиболее близкое к реальной картине принятия решений, в модели реализовано ситуационное управление.

7. Для поиска наиболее рационального варианта структуры и технологии работы станции в автоматизированной модели применяются регулирование в пределах операции и специальный метод ускорения оптимизации -«имитационный спуск». Регулирование в пределах операции заключается в выборе в процессе расчета модели того варианта описанной в ней технологии, который дает минимальные задержки. «Имитационный спуск» задает последовательность расчетов модели для поиска наиболее рационального варианта структуры и технологии.

8. Свойстваа логических и бункерных элементов, с помощью которых описываются операции в модели, позволяет с высокой степенью информативности проводить анализ показателей работы модели станции после проведения расчета. Для оценки перерабатывающей способности и простоев на станции используются технологические бункерные элементы. Реальную загрузку путей, стрелок, перегонов в модели можно получить с помощью логических элементов. Одним из наиболее важных показателей работы моделируемой станции являются задержки, возникающие вследствие занятости элемента в конкретный момент времени. Рассмотрен механизм формирования и представления задержек в автоматизированной модели.

9. Формальное представление структуры и технологии работы станции в логических и бункерных элементах позволяет представлять результаты каждого расчета в виде отдельного варианта суточного плана-графика. Таким образом, в автоматизированной модели детальность описания структуры и технологии работы станции сочетается с удобным и наглядным представлением результатов.

10. Метод и алгоритмы, изложенные в диссертации, реализован в виде Автоматизированной Системы Расчета Сортировочных Станций. Система находится в эксплуатации на Свердловской железной дороге. С ее помощью были проведены обследования таких крупнейших станций, как Свердловск-сортировочный, Пермь-сортировочная, Каменск-Уральский и др. Обладая привычным для технолога или станционного диспетчера интерфейсом, Система позволяет построить новую имитационную модель сортировочный станции с высокой степенью подробности описания структуры и технологии всего за несколько часов. Результаты работы системы выводятся в виде весьма подробных таблиц или в виде варианта суточного плана-графика. Система обладает высокой оперативностью. Если технолог работает с уже готовой моделью, то весь цикл от изменения параметров станции до получения результатов расчета на современном ПК занимает не более 5 минут. Например, за полчаса можно оценить до шести различных вариантов технологии работы станции.

1. Акулиничев В.М. Козлов П.А. Проблемы и перспективы использования экономико-математических методов при оптимизации транспортных узлов.// Сб. научн.тр./ Проблемы развития сортировочных станций и узлов./ М.: МИИТ, 1983. - с.13-25.

2. Аврамчук Е.Ф., Вавилов A.A., Емельянов C.B. и др. Технология системного моделирования. Под ред. Емельянова C.B. - М.: Машиностроение, 1988. - 520 с.

3. Ратин A.C. Динамический подход к задаче определения очередности обслуживания грузовых пунктов станции.// Сб. научн. тр./ Вопросы эксплуатации и экономики железных дорог./ М.: МИИТ, 1977. с.56-65.

4. Сотников Е.А. Планирование работы станций с использованием ЭВМ. М.: Транспорт, 1973. - 51 с.

5. Клейнрок Л. Теория массового обслуживания. М.: Машиностроение, 1979. -432 с.

6. Кофман А., Крюон Р. Массовое обслуживание. Теория и приложения. М.: Мир, 1965. - 302 с.

7. Савченко И.Е., Акулиничев В.М. и др. Железнодорожные станции и узлы. -Под. ред. АкулиничеваВ.М. М.: Транспорт, 1992. - 480 с.

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

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

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

11. 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.

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

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

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

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

16. 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.

17. Бугаев A.B. Выбор оптимальных методов организации работы промышленных транспортных систем. Дисс.на соиск. уч.ст.канд.техн.наук: 05.22.01. М., 1984. -234 с.

18. 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.

19. Трофимов C.B. Выбор оптимальных методов оперативного управления работой промышленного железнодорожного транспорта. Дисс. на соик.уч.ст.канд.техн.наук: 05.22.01. М., 1990. -201 с.

20. 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.

21. Попов А.Т. Оптимизация взаимодействия технологического железнодорожного транспорта. Дисс. на соиск.уч.ст.канд.техн.наук: 05.22.12. М., 1984.-223 с.

22. Казюлин Г.Е. Выбор оптимального варианта организации вагонопотоков методом динамического программирования.// Труды МИИТа,вып.362, 1971. -с.18-35.

23. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. М.: Высшая школа, 1985. -- 271 с.

24. Нейлор Т. Машинные имитационные эксперименты с моделями экономических систем. М.: Мир, 1975. - 511 с.

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

26. Персианов В.А., Усков Н.С. Системо-технологические расчеты транспортных устройств методом моделирования.// Труды СоюздорНИИ, Вып.36, 1968. 88 с.

27. Руководство по расчету станций методом моделирования на БЭСМ-4. -М.: ЦНИИС, 1975.- 180 с.

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

29. Дятлов Н.В. Статистическая модель базовой системы обслуживания участковой станции.// Сб.научн.тр./Вопросы эксплуатации и экономики железных дорог./ М.: МИИТ, 1977. с. 19-28.

30. Статистические модели и многокритериальные задачи принятия решений. -М.: Статистика, 1979. 184 с.

31. Акулиничев В.М., Бодюл В.И., Александров В.И. Статистическое моделирование работы сортировочной станции. // Сб.научн.тр./ Математические методы в эксплуатации железных дорог. / М.: МИИТ, 1974. с, 74-91.

32. Вентцель Е.С. Исследование операций. М.: Советское радио, 1972. - 482 с.

33. Моисеев Н.Н. Математические задачи системного анализа. М.: Наука, 1981. — 488 с.

34. Моисеев Н.Н. Математика ставит эксперимент. М.: Наука, 1979. - 224 с.

35. Бусленко В.Н. Автоматизация имитационного моделирования сложных, систем. М.: Наука, 1977. - 240 с.

36. Киндлер Е. Языки моделирования. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 288 с.

37. Козлов П.А. Исследование вопросов формирования рациональной структуры и организации работы транспорта металлургических промышленных районов. Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук: 08.00.05. М., 1975. 225 с.

38. Поспелов Д.А. Логико-лингвистические модели в системах управления. М.: Энергоиздат, 1981. - 232 с.

39. Персианов В.А., Усков Н.С., Скалов К.Ю. Моделирование транспортных > систем. М.: Транспорт, 1972. - 208 с.

40. Филлипс Д., Гарсиа-Диас А. Методы анализа сетей. М.: Мир, 1984. - 496 с.

41. Ope О. Теория графов. М.: Наука, 1980. - 336 с.

42. Мелихов А.Н. Ориентированные графы и конечные автоматы. М.: Наука, 1971.

43. Грунтов П.С., Дьяков Ю.В., Макарочкин A.M. и др. Управление эксплуатационной работой и качеством перевозок на железнодорожном транспорте. Под ред. Грунтова П.С. - М.: Транспорт, 1994. - 543 с.

44. Яглом И.М. Математические структуры и математическое моделирование. -М.: Сов. радио, 1980. 144 с.

45. Дымов В.В. Машинная реализация имитационной модели сложной системы.// В ж.: Программирование, №3, 1976.

46. Гриценко В.И., Панченко A.A., Лапа А.П. Проблемно-ориентированное моделирование производственно-транспортных систем. Киев: Наук, думка, 1987. - 160 с.

47. Бусленко В.Н. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1978. - 398 с.

48. Евтушенко Ю.Г., Краснощеков П.С., Моисеев H.H. Имитационные системы.// Экономика и организация промышленного производства, № 6, 1973. с. 39-45.

49. Первозванский A.A. Математические модели в управлении производством. -М.: Наука, 1975.

50. Клыков Ю.И. Ситуационное управление большими системами. М.: Энергия, 1974.- 160 с.

51. Козлов П.А. Универсальная технологическая модель с элементами переменной емкости. В кн.: Развитие транспортных узлов. - М.: Транспорт, 1978. - с. 145-168.

52. Лещинский Е. Имитационное моделирование на железнодорожном транспорте. -М.: Транспорт, 1977. 176 с.

53. Форд Л.Р., Фалкерсон Д.Р. Потоки в сетях. М.: Мир, 1966. - 276 с.

54. Шабалин H.H. Оптимизация процесса переработки вагонов на станциях. М.: Транспорт, 1973. - 184 с.

55. Сейдж Э.П., Уайт Ч.С. Оптимальное управление системами. М.: Радио и связь, 1982. - 392 с.

56. Гилл Ф., Мюррей У., Райт М. Практическая оптимизация. М.: Мир, 1985. -509 с.

57. Имитационное моделирование производственных систем. Под общ. ред. Вавилова A.A. -М.: Машиностроение, 1983. - 416 с.

58. Краснощеков П.С., Петров A.A. Принципы построения моделей. М.: МГУ, 1983.-264 с.

59. Моисеев H.H. Имитационные модели. В кн.: Наука и человечество: Международный ежегодник. - М.: Наука, 1973. - с. 259-269.

60. Бусленко В.Н. Имитационные модели в системах автоматизированного управления.// Труды ИНЭУМ, № 32, 1974.

61. Бусленко В.Н. Автоматизация имитационного моделирования сложных систем.// Научн.-технич. сб./ Электронная техника./ М.: ЦНИИ «Электроника», 1974. с.104-113.

62. Бусленко Н.П., Аверкин А.Н. О формальном описании связей между элементами сложной системы.// В ж.: Кибернетика, № 6, 1972.

63. Бусленко Н.П. Об автоматизированных имитационных моделях сложных систем.// В ж.: Кибернетика, № 5, 1975.

64. Концепция структурной реформы федерального железнодорожного транспорта.// Гудок от 22.05.98

65. Н.В. Правдин, Т.С. Банек, В .Я. Негрей. Проектирование железнодорожных станций и узлов. / Под общ. ред. Н.В. Правдина. 2-е изд., перераб. и доп. - Мн.: Высш.шк., 1984.-200 с.

66. Акулиничев В.М., Бодюл В.И., Казюлин Г.Е. Определение межоперационных простоев вагонов на сортировочных станциях.// Тр. МИИТ, вып. 379. М.: МИИТ, 1974.-е. 3-33.

67. Акоф Р., Сасиени М. Основы исследования операций. М.: Мир, 1976. - 534 с.

68. Воронов A.A. Основы автоматического управления. М.: Энергия, 1970. - 326 с.

69. Гибкая технология работы железнодорожного транспорта в условиях интенсификации перевозочного процесса. // Межвуз. сб. научн. трудов, вып. 81. -Свердловск: УЭМИИТ, 1989. 122 с.

70. Савченко И.Е., Земблинов C.B., Страковский И.И. Железнодорожные станции и узлы. / Под ред. В.М. Акулиничева, H.H. Шабалина, 4-е изд., перераб. и доп. -М.: Транспорт, 1980. 479 с.

71. Сотников И.Б. Взаимодействие станций и участков железных дорог. М.: Транспорт, 1976. - 271 с.

72. Лившиц В.Н. Выбор оптимальных решений в технико-экономических расчетах. М.: Экономика, 1971.-255с.

73. Кочнев Ф.П., Акулиничев В.М., Макарочкин A.M. Организация движения на железнодорожном транспорте. М.: Транспорт, 1979. - 567 с.

74. Фундаментальные и прикладные исследования транспорту.// Сб. науч. трудов УрГАПС, вып. 2 (84). - Екатеринбург.: УрГАПС, 1995.- 199 с.

75. Развитие сырьевой базы промышленных предприятий Урала.// Тез. межгос. научн-техн. конференции. Магнитогорск.: МГМА, 1995. - 243 с.

76. Пермикин В.Ю., Козлов П.А. Автоматизация представления структуры сортировочных станций. // Сб. научн. тр. / Вопросы научно-технического прогресса на железнодорожном транспорте./ Самара.: СамИИТ, 1998.

77. Пермикин В.Ю., Александров А.Э. Некоторые алгоритмы автоматизации построения моделей крупных железнодорожных станций. // Железнодорожный транспорт сегодня и завтра: Тез. докл. научно-техн. конф. Екатеринбург: УрГАПС, 1998.

78. 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.

79. Пермикин В.Ю. Автоматизированное представление технологии работы железнодорожных станций. // Молодые ученые транспорту: Тез. докл. научно-техн. конф. - Екатеринбург: УрГАПС, 1999.