автореферат диссертации по транспорту, 05.22.08, диссертация на тему:Методы согласования графика движения поездов с технологией работы сортировочных и маневровых станций на сети ПКП

На правах рукописи

Инженер Ежи ЖУК

МЕТОДЫ СОГЛАСОВАНИЯ ГРАФИКА ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ С ТЕХНОЛОГИЕЙ РАБОТЫ СОРТИРОВОЧНЫХ И МАНЕВРОВЫХ СТАНЦИЙ НА СЕТИ ПШ

Специальность 05.22.08 - Эксплуатация железнодорожного транспорта

(включая системы сигнализации, централизации и блокировки)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических паук

Москва, 1998

Работа выполнена в Центральном научно-техническим институте железнодорожного транспорта Польши ( ЦНТК РП )

Научный руководитель: доктор технических наук

профессор

Некрашевич Василий Иванович (ВНИИЖТ)

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

Иловайский Николай Дмитриевич (ВНИИЖТ)

- кандидат технических наук доцент

Абрамов Александр Анатольевич (РГОТУПС)

Ведуще предприятие - Центральная окружная дирекция ПКП - Московская железная дорога

Зашита диссертации состоится 2 4 сентября 1998г. в 13 час. на заседании Диссертационного Совета Д 114.01.01 при Всероссийском научно - исследовательском институте железнодорожного транспорта по адресу: 129851, Москва, 3-я Мытищинская ул., 10 в Малом конференц-зале института.

С диссертацией можно ознакомится в технической библиотеке института. д.

Автореферат разослан " / " УЮАЯ 1998г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные

печатью, просим направлять по адресу Совета института.

Ученый секретарь Диссертационного

Совета, кандидат технических наук •Н.В. Кондрахина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Переход народного хозяйства Польши на рыночные отношения потребовал интенсивного поиска эффективных технологий перевозочной© процесса и методов его реализации, направленного как на улучшение экономических показателей Польских железных дорог (ПКП), так и повышение качества перевозок, привлекательности и престижности железнодорожного транспорта. В этих условиях важнейшим средством правильной и четкой эксплуатации железных дорог служит график движения поездов, который на сети ПКП в настоящее время рассматривается как реальный технологический процесс организации всей работы участков и целых направлений. Это выдвигает повышенные требования к качеству разработки графика движения поездов и, в особенности, к взаимоувязке (согласованию) его с технологией работы технических (сортировочных и маневровых) станций.

В настоящее время ежегодные затраты на перевозки по сети ПКП составляют 6,1 млрд. злотых, из них около 16% связаны с непосредственным пропуском грузов и пассажиров через станции, а также с обслуживанием здесь перевозочного процесса вагонами, локомотивами (маневровыми и поездными) , бригадами (локомотивными, маневровыми, составительскими) и другими средствами. Поэтому необходимо было создать современную технологию согласования графика движения поездов на стадии его построения с организаией работы технических станций, в связи с чем потребовалось: уточнить методы согласования графика движения с технологией работы станций, обеспечивая при этом комплексный

подход при решении данной задачи в целом для сети ПКП; установить теоретические аспекты разработки системы комплексного согласования графика движения поездов (ГДП) с технологией работы станций (СГДПТРС) на стадии централизованного построения ГДП в условиях формирования комплексной системы автоматизированного его составления (КСАСГДП).

Решение этой проблемы имеет важное народнохозяйственное значение, поскольку позволяет более аргументировано решать экономические и социальные задачи в окружных дирекциях (ОД КП) и в целом по сети ПКП.

Исследования по теме диссертации выполнены в соответствии с планами НИР ЦНТК РП.

Целью исследования является разработка методов согласования графика движения поездов с технологией работы сортировочных и маневровых станций на стадии его построения в условиях функционирования КСАСГДП, базирующейся на основе формируемой в целом для сети ПКП базы данных и использования локальных вычислительных сетей.

Реализация этой цели требует постановки и решения следующих основных задач:

- совершенствование методики СГДПТРС на стадии построения ГДП в рамках КСАСГДП в целом для сети ПКП;

- создание теории построения автоматизированной системы комплексного согласования ГДП с технологией работы сортировочных и маневровых станций на ПЭВМ в рамках функционирования КСАСГДП и этапность ее внедрения на сети ПКП;

- разработка практических рекомендаций по технологии комплексного СГДПТРС в целом для сети ПКП.

Методика исследования предусматривает детальное изучение и раскрытие закономерностей, определяющих эффективность функционирования перевозочного процесса, и на этой основе создание эксплуатационно-экономических моделей определения показателей работы подвижного состава, зависящих от параметров согласования ГДП с технологией работы сортировочных и маневровых станций; выполнение комплексных расчетов на ПЭВМ; проведение технико-экономических сопоставлений вариантов и выбор на их основе рациональных параметров СГДПТРС, а также его этапности при использовании ПЭВМ. Методика предусматривает также проверку результатов исследования путем сопоставления их с данными, полученными в эксплуатационных условиях.

В диссертационной работе использованы методы исследования операций, в том числе теории вероятностей и математической статистики, имитационного моделирования; элементы теории графов.

Научная новизна работы заключается:

- в создании комплексной технико-экономической модели определения рациональных параметров СГДПТРС во взаимосвязи с технологией организации перевозочного процесса на сети ПКП в современных условиях;

- в теоретическом обосновании построения автоматизированной человеко-машинной системы комплексного СГДПТРС в условиях функционирования КСАСГДП и этапности ее внедрения на сети ПКП;

- в создании практических рекомендаций по технологии комплексного СГДПТРС в условиях автоматизации.

Практическая ценность работы состоит:

- в рационализации основных параметров согласования прибытия и отправления пассажирских поездов в узлах, обеспечивающих на его основе устойчивую работу направлений сети ПКП;

- в создании комплексной автоматизированной системы СГДПТРС, функционирование задач которой позволяет повысить производительность вагонов, локомотивов и труда локомотивных бригад; сократить затраты ручного труда в целом на составление ГДП и ускорить сроки его построения в целом для сети ПКП;

- в использовании результатов при подготовке рекомендаций :

1) для инженеров-графистов - по согласованию пассажирских поездов на узловых станциях;

2) для инженеров-технологов станций - по разработке технологических процессов работы сортировочных и маневровых станций.

Реализация работы. Результаты диссертации использованы в утвержденной Генеральной дирекцией ПКП (ГД ПКП) инструкции по согласованию ГДП с технологией работы сортировочных и маневровых станций.

Основные задачи комплексной автоматизированной системы СГДПТРС внедрены на сети ПКП: СГДПТРС собственно при построении ГДП - в 8 ОД КП и в целом для сети ПКП; согласование прибытия и отправления пассажирских поездов -по всем узлам сети ПКП; согласование ГДП с технологией работы станций: сортировочных - на 12, маневровых - на 42, грузовых - на 13, а также на ряде малодеятельных линий .

Апробация работы. Основные положения исследования по созданию комплексной автоматизированной системы СГДПТРС в условиях функционирования КСАСГДП доложены и одобрены на сетевых совещаниях и научно-технических советах ГД ПКП; научных семинарах во ВНИИЖТе РФ, в гг. Варшаве, Познани, Катовице, на научно-технических советах отдела перевозок ЦНТК РП и отделения Управления перевозочным процессом ВНИИЖТ РФ.

Публикация. Основные положения диссертации опубликованы в 10 научных работах, в том числе - 5 на польском языке, 5 - на русском; результаты исследования демонстрировались на выставках в гг.Варшаве и Познани.

Объем работы. Диссертация общим объемом 186 страниц состоит из введения, пяти глав, выводов по главам, заключения, списка использованных источников (99 наименований) и двух приложений. Объем диссертации без приложений 17 6 страниц, в том числе иллюстраций - 37, таблиц - 7

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении показана важность и актуальность решения задачи по созданию в условиях функционирования КСАСГДП комплексной автоматизированной системы согласования ГДП с технологией работы сортировочных и маневровых станций в целом для сети ПКП; определены основные направления исследования; обоснована цель и структура работы.

В первой главе дан анализ развития теории и практики совершенствования методов согласования ГДП с технологией работы станций как в Польше, так и за границей. Показано, что с первых лет существования железных

дорог польские ученые и инженеры непрерывно совершенствовали теорию и практику эксплуатационной работы и, в частности, большое внимание уделяли вопросу согласования технологии работы станций с ГДП, рассматривая его не только как директивный документ, но и как технологическую основу перевозочного процесса. Большой вклад в теорию развития проблемы по рационализации параметров СГДПТРС, особенно в условиях превращения графика в реальный технологический процесс организации всей работы участков и целых направлений, внесли ученые - транспортники Польши: В.Выжиковский, Е.Венгерский, В.Гайда,

Р.Залевский, Т.Кусиньский, Х.Кур, Б.Корзан,

Л.Новосельский, К.Кожуховский, Е.Лещинский, М.Мищик, А.Повала, А.Тусколяски и др.

Однако в предыдущих исследованиях не сформирован комплексный подход к рационализации параметров СГДПТРС; не разработаны теоретические аспекты создания и этапности внедрения на сети ПКП автоматизированной системы согласования графиков движения поездов с технологией работы станций в условиях функционирования КСАСГДП. Требуют совершенствования: методы имитационного моделирования работы станций для целей согласования их технологий с ГДП; система согласования прибытия и отправления пассажирских поездов в узлах на стадии составления ГДП и др.

На большинстве зарубежных железных дорог завершен или осуществляется переход к автоматизированному составлению ГДП. Однако при составлении на ПЭВМ графиков движения поездов вопросы его согласования с технологией работы станций либо вообще не учитываются, либо учитываются в неполной мере. Заслуживают внимания изыскания на дорогах России по созданию аналитических зависимостей по увязке

ГДП с работой станций, а также имитационных моделей с использованием средств вычислительной техники. В развитие теории и практики согласования ГДП с технологией работы станций в странах СНГ внесли большой вклад такие ученые и практики, как доктора технических наук В.М.Акулиничев, К.А.Бернгард, В.А.Буянов, Н.А.Воробьев, П.С.Грунтов, Ю.В.Дьяков, В.Е.Козлов, Н.Д.Иловайский, В.А.Ивницкий, А.Д.Каретников, В.И.Некрашевич, Е.М.Тишкин, Е.А.Сотников, И.В.Сотников, И.Г.Тихомиров, В.А. Шаров, , А.К.Угрюмов, кандидаты технических наук Е.В.Архангельский, A.A. Абрамов,В.И. Бодюл, Е.Г.Атаманенко, Ф.В.Бахадиров, А.Ф.Бородин, В.С.Волков, Г.И.Державец, Г.А.Кузнецов, Г.Н.Тихонов, А. Д .Чернюгов, Ф.А.Шевелев и другие исследователи. В ряде зарубежных стран (Англия, США, Япония) наметившаяся тенденция при выборе параметров СГДПТРС предполагает возможность использования в интерактивном режиме иерархического подхода для выбора вариантов с учетом поездов разных категорий. Однако наличие отличительных особенностей в работе сети ПКП от зарубежных, отсутствие в имеющихся литературных источниках детального описания алгоритмов, применяемых методов и программного обеспечения не позволяет в полной мере использовать зарубежные разработки по автоматизации согласования ГДП с технологией работы сортировочных и маневровых станций на сети ПКП.

Вторая глава содержит общую теорию выбора способов и методов построения на ПЭВМ комплексной системы СГДПТРС в целом для сети ПКП в рамках функционирования КСАСГДП (рис. 1).

Условие обеспечения взаимосвязи ГДП с технологией работы станций достигается за счет согласования прибытия и

Вход

Расчет временных параметров требуется Да —* ЕЗДА

Нет 1 '

ВЫХОД

I

БЮДЖЕТ

ФП в д

БАЗА ДАННЫХ

СГОКБ

БРИГАДЫ

ГРАФИК

СОГЛАСОВАНИЕ

I

РАСПИСАНИЕ

1

С г д п

т р

с

ВЗАИМОДЕИСТВИЕ

I

ОБОРОТ

Рис. 1 Укрупненная блок - схема КСАСГДП

-► — -» соответственно прямая и обратная связь

последовательность выполнения расчетов

отправления пассажирских поездов в узлах (система СОГЛАСОВАНИЕ) , а также взаимоувязки расписаний движения грузовых поездов с технологией работы сортировочных и маневровых станций (система ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ). Системы СОГЛАСОВАНИЕ и ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ, как составные части комплекса задач КСАСГДП (см. рис. 1), взаимодействуют со следующими ее основными системами: ЕЗДА - выполнение тяговых расчетов; ГРАФИК - составление расписаний движения поездов по участкам; РАСПИСАНИЕ - составление графика оборота пассажирских составов; ОБОРОТ - составление графика оборота локомотивов; БРИГАДЫ - составление графика оборота локомотивных бригад; СГОКБ - составление графика оборота кондукторских бригад; ФПВД - формирование и печать выходных документов; БЮДЖЕТ - оценка разработанного графика движения поездов.

При решении задачи СГДПТРС принято, что в соответствии с действующей на сети ПКП классификацией:

сортировочная станция (СС) - это техническая станция, предназначенная для формирования поездов до других сортировочных станций и до маневровых станций своего региона тяготения, а также для интенсивного расформирования грузовых поездов, прибывающих как из своего, так и из других районов тяготения. Сортировочная станция выполняет, кроме того, функции маневровой станции;

маневровая станция (МС) - это станция, имеющая в своем распоряжении маневровые локомотивы и составительские бригады для выполнения работ, связанных: с заменой групп вагонов в поездах; расформированием поездов, прибывающих с СС; формированием поездов назначением на СС; подборкой вагонов для подачи на прикрепленные грузовые пункты; формированием передаточных поездов для обслуживания промежу-

точных станций и погрузочных пунктов на перегонах, прикрепленных к рассматриваемой МС.

В соответствии с внедренной на сети ПКП в 1992 г. новой моделью организации грузового движения установлено 12 сортировочных станций с указанием прикрепленных к каждой из них маневровых станций и осуществлено деление сети ПКП на регионы тяготения СС и районы тяготения МС. При этом: регион тяготения сортировочной станции (РТСС) - это комплекс районов тяготения маневровых станций, а район тяготения маневровой станции (РТМС) - это набор грузовых станций и пунктов, расположенных как на станции, так и прилегающих участках, обслуживаемых маневровыми локомотивами и составительскими бригадами, приписанными к МС.

Комплексную задачу централизованного автоматизированного согласования на ПЭВМ графика движения поездов с технологией работы станций(СГДПТРС) можно отнести к классу задач оптимизации со многими переменными и выбором решения в условиях некоторой неопределенности. Учитывая большую размерность комплексной задачи СГДПТРС, для ее решения применен метод, использующий эвристические соображения для представления общей задачи в виде определенной последовательности четырех основных задач. В основу предлагаемого метода решения общей задачи СГДПТРС на стадии построения ГДП может быть положена идея поиска рациональных решений для одних переменных при фиксированных других. Осуществляется поэтапное согласование графика движения с технологией работы станций, исходя из следующей приоритетности обращения поездов: П - пассажирских; Д - между сортировочными станциями; У - между сортировочной и маневровыми станциями РТСС; М - между маневровой и грузовыми станциями (пунктами) РТМС.

Математическая постановка задачи СГДПТРС сформулирована следующим образом.

Полигон сети ПКП, состоящий из "S" сортировочных, "М" маневровых и "К" грузовых станций, а также "Z" расчетных участков, представлен ориентированным графом

G=(P,V), (1)

где P={pi} - множество вершин графа G(множество ограничивающих расчетные участки выделенных сортировочных, маневровых и грузовых станций (ВС) сети ПКП ), |Р| = У = S + М +К ;

V={Vj} - множество ребер графа G ( множество расчетных участков - РУ ) между ВС, |V| = Z.

Каждой i-ой вершине • и каждому j-ому ребру (РУ) поставлено в соответствие некоторое множество технологических, временных и топологических параметров: Т (р±) тип и техническое оснащение i-ой выделенной станции; t(pi) - технологические нормы на обработку составов по i-ой выделенной станции; c(Vj)- число главных путей на j-ом расчетном участке; yn(Vj) - пропускная способность j-ro расчетного участка; 4g(v;i) - расписания движения пассажирских поездов на j-ом расчетном участке; Н - график движения грузовых поездов, включающий набор расписаний поездов, обращающихся между сортировочными станциями (h±3) ; между сортировочной и маневровыми станциями (him) ; между маневровой и грузовыми станциями (пунктами) РТМС (hmp) и другие, то есть задан набор весов ребер и меток вершин графа G.

Задано разбиение сети ПКП на 12 РТСС , то есть декомпозиция исходного графа

С = у Ск

к= I

где у/ - число РТСС, каждый из которых представляет часть сети ПКП, включающую одну СС и несколько тяготеющих к ней МС, и представляет собой связный подграф Ск=(Рк,Ук) графа С.

При этом

вк с ( Рк , Ук Г РкСР, V* с V

Р = У Рк ,

к= I

IV к=\

( 3 )

Условия (3) определяют то, что объединение всех РТСС полностью охватывает весь полигон сети ПКП, то есть С -сумма своих подграфов

Задано разбиение подграфа С* на суграфы С2, каждый из которых представляет набор грузовых станций (пунктов) , тяготеющих к маневровой станции.

Среди множества наборов решений согласования графика движения поездов с технологией работы станций

С -[Си С2,...,С„с } ; С, = { пь Д±, Уь М± } при заданных множествах

П={ Пх, П2,...,Ппп }- вариантов согласования прибытия и отправления пассажирских поездов в узлах; Д={ Дх, Д2, . ■ . ,Дпл вариантов пониточной развязки по сортировочным станциям корреспондирующих между ними грузовых поездов;

У={ У1# Уг, • . ., Упу }- вариантов лониточной развязки по

сортировочной и примыкающим к ней маневровым станциям корреспондирующих между ними грузовых поездов; М={ М1,М2, . . . ,Мпм }- вариантов пониточной развязки по

маневровой и примыкающим к ней грузовым станциям (пунктам)

корреспондирующих между ними грузовых поездов,

требуется найти набор параметров (П*, Д*, У*, М*) , минимизирующих ожидаемые годовые расходы Э, то есть

Э = К(П\Д\У*,М')-► т±пР(П,Д,У,М) (4)

Задача решается методом последовательной покоординатной минимизации в соответствии с иерархией (рис.2), установленной на основе анализа связей между частными задачами СГДПТРС. При этом оптимизация СГДПТРС производится по критерию минимума приведенных затрат, зависящих от влияющих факторов. При расчетах принимаются действующие расходные ставки. Показатели, необходимые для оптимизации параметров СГДПТРС, определяются: по участкам на основе составляемых в рамках функционирования КСАСГДП графиков движения поездов; по станциям - на базе результатов имитационного моделирования работы сортировочных, маневровых и грузовых станций.

В иерархии поиска рационального варианта СГДПТРС первой подзадачей, как это видно из рис.2, является согласование прибытия и отправления пассажирских поездов в узлах (СПОПП) на стадии составления ГДП (см.рис.1). Рационали-

Рис. 2. Принципиальная схема поиска рационального варианта согласования графика движения поездов с технологией работы станции.

зация СПОПП осуществляется в системе СОГЛАСОВАНИЕ, реализующей разработанную автором диссертации методику. Процесс решения задачи в системе СОГЛАСОВАНИЕ состоит из следующих этапов: мониторинг (текущий контроль за СПОПП в ГДП) ; прогноз СПОПП; корректировка ГДП по результатам оценки СПОПП; снова прогноз СПОПП и т.д. до окончания процесса решения вопросов СПОПП. Причем, согласно принятой автором диссертации терминологии согласованными являются прибывающий и отправляющийся с рассматриваемой станции пассажирские поезда, если время между прибытием первого (^1) и отправлением второго поезда ^<>2) составляет не более 13 (верхней границы времени согласования), то есть (рис. 3), когда выполняется условие

^еК^Н,); ( 5 )

где ^^ - время отправления 1-го поезда, согласованного с ;]-ым прибывающим поездом; ^ - время прибытия ;}-го поезда, согласованного с 1-ым отправляющимся поездом.

Из рис.3 видно, что прибывающий ;]-ый пассажирский поезд будет считаться согласованным по отправлению как (1+1)—ым, так и (1+2)-ым поездом.

Разработанная методика установления нижней границы согласования (1;,,) учитывает: путевое развитие станции; расположение пассажирских платформ; тип устройства для перехода пассажирами станционных путей при пересадках; наличие групповых пассажирских поездов (что связано с перецепкой групп беспересадочных вагонов); возможные опоздания прибывающих поездов; установленные нормативы ожи-

Рис. 3. Фрагмент согласования прибытия и отправления пассажирских поездов в узле У, где:1 1 - временной отрезок согласования го поезда с поездом по отправлению; - согласование поездов по отправлению с прибывающим ^ым поездом.

дания отправления поездов (to.cn) ; резервирование времени Ьн и др. Норма времени ^ обосновывается дифференцированно для каждой категории поездов с учетом местных особенностей работы станции и других влияющих факторов, в том числе резервирования этого времени с целью исключения случаев срыва отправляемого поезда из-за опоздания согласованного с ним поезда по прибытии, если последний следует с опозданием. При этом время ожидания отправляющимся поездом в случае опоздания согласованного с ним поезда (to.cn) принимается дифференцированно согласно исследованиям, а именно при опоздании экспресса время ожидания (согласованным с ним поездом) составляет : экспрессом - 5 мин, скорым - 10 мин., пассажирским - 15 мин; при опоздании скорого поезда не предусматривается ожидание согласованным экспрессом, а время ожидания скорым или пассажирским поездом составляет 10 мин; при опоздании пассажирского поезда не предусматривается ожидание его согласованным экспрессом, а время ожидания скорым поездом - 5 мин., пассажирским - 10 мин. Массовые расчеты для типичных условий работы железнодорожных узлов сети ПКП показали, что величина ^ изменяется в диапазоне от 10 мин. до 27 мин. и более. Поэтому в процессе СП0ПП в узлах рекомендуется величину ^ принимать расчетной (согласно разработанной методике), но не менее 10 мин. В методике определения верхнего предела СП0ПП главным элементом является отношение пассажиров к предельному значению времени ожидания отправления поезда при их пересадке. С целью учета этого фактора были проведены маркетинговые исследования. Основным источником информации были анкеты (количество анкет, предложенных пассажирам, следующим с пересадкой, составило 158842 штук). Анализ результатов обсле-

дования показал, что большинство опрошенных пассажиров (51,1%) считают, что величина ^ может достигать 2,0 ч. Это объясняется в основном следующей мотивацией: незнание или слабое знание маршрутов перехода с прибывающего на отправляющийся поезд при пересадке, особенно при следовании с ручной кладью; чувство возможного опоздания поезда по прибытии; желанием ознакомиться с прилегающей к вокзалу частью города (населенного пункта) и др. Поэтому в процессе согласования прибытия и отправления пассажирских поездов в узлах величину ^ следует принимать расчетной на основе маркетинговых исследований, но не более 120 мин.

Разработаны требования к информационному обеспечению системы СОГЛАСОВАНИЕ, а также последовательность проверки рационального варианта по условиям занятия станционных путей и стрелочных переводов на основе разработанной имитационной модели, обеспечивающей автоматизированное составление плана-графика занятия путей пассажирскими поездами. Составленное на основе разработанных методик и алгоритмов математическое обеспечение по задаче СПОПП в рамках системы СОГЛАСОВАНИЕ включает два комплекса задач по автоматизации СПОПП в узлах: первый - без учета занятия станционных путей и стрелочных горловин (система СОГЛАСОВАНИЕ - 1); второй - с учетом взаимоувязки с технологией работы пассажирских станций (система СОГЛАСОВАНИЕ - 2) . Исходные данные о прибытии и отправлении поездов поступают из системы БАЗА ДАННЫХ. Корректировка ГДП с учетом рационального варианта СПОПП осуществляется в системе ГРАФИК.

Проведенные экспериментальные расчеты и опыт эксплуатации КСАСГДП показали работоспособность составленного комплекса программ по задаче СПОПП.

В третьей главе изложены результаты исследований влияния технологии работы сортировочных и маневровых станций на составление графика движения поездов. Исходя из комплексного подхода к системе взаимодействия станций и прилегающих к ним участков при функционировании КСАСГДП сформулированы требования к алгоритмам и программам имитационного моделирования работы сортировочных и маневровых станций, используемым в компьютерной системе ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ (см.рис. 1) . Важным при этом является обеспечение планового: формирования и отправления со станций грузовых поездов и маневровых составов; перехода вагонов по станции в другие поезда; обслуживания (подачи и уборки вагонов) станционных и линейных грузовых пунктов и др. На уровне ОД КП должна быть синхронизация предлагаемых изменений, поступающих от разработчиков технологического процесса со станций. При этом имитационные модели, их внутренняя организация, входные и выходные параметры должны обеспечивать тесное взаимодействие технологов станций с организаторами перевозок и конструкторами графиков движения, позволяющее разрабатывать ГДП, согласованные с технико-организационными условиями данной станции.

Для разработки с учетом технологических требований имитационной модели сортировочной станции рассмотрены два известных метода моделирования технологических процессов с дискретным временем: первый - метод последовательного моделирования, когда допускается движение текущего

времени "то вперед - то назад"; второй - метод пошагового моделирования, когда текущее время движется только вперед от момента наступления первого события до завершения последнего события. Кроме того, этот метод позволяет учитывать приоритеты в обслуживании и возможности влияния событий с более поздним временем наступления на предыдущие.

Детальный анализ особенностей двух приведенных выше методов моделирования и специфики решаемых задач для системы ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ показал, что наиболее приемлемым является метод пошагового моделирования работы станции. При этом моделирование начинается для "пустой" станции. После получения стабилизации процесса (что достигается за период моделирования двух суток) в течение нескольких последовательно моделируемых суток обеспечивается суточное замыкание технологического процесса в соответствии с принятым вариантом ГДП. Работа станции охватывает две основные взаимно связанные технологические последовательности: 1) - прибытие - сортировка; 2) -формирование - отправление. Отчеты составляются для каждых суток и каждого периода моделирования; на основе зарегистрированных результатов делают сопоставления и анализ. Имитационные модели имеют средства адекватной настройки на технико-технологические параметры реальных станций, учета периодичности обращения грузовых поездов, ввода ограничений на выполнение грузовой и маневровой работы в выходные и праздничные дни.

В процессе имитационного моделирования работы сортировочной станции формируется два вида отчетных результатов: первый - это отображение хода технологического процесса в виде истории очередных

событий, происходящих хронологически на станции (от момента прибытия до отправления поезда), имеющих отношение ко всем выделенным для нее единицам входящего и выходящего потока и обслуживаемым единицам; второй - это статистические данные, которые характеризуют:

использование постов обслуживания и путевого развития парков, время нахождения вагонов в заданных фазах технологического процесса (парк приема, сортировочный парк и т.д.), временные координаты очередных событий (операций), которые происходят в любом сечении модели сети обслуживания. При этом компьютерной системой формируются такие документы, как: упрощенный графический план перехода вагонов по сортировочной станции ЯЕДЫгАСГА, который служит для анализа работы станции при заданном графике движения прибывающих и отправляющихся поездов; упрощенный графический план перехода вагонов по сортировочной станции, исходя из минимального времени нахождения вагонов; сокращенный графический план работы сортировочной станции (диспетчерский бланк), который предназначается для работы станционного диспетчера; таблица перехода вагонов через станцию и др.

В диссертации установлены данные о потоках поездов и вагонов для моделирования работы станции; разработана структура взаимодействия процессов трансформации входящего потока и моделирования работы станции, которая приведена на рис. 4.

Изложены особенности моделирования работы маневровых станций.

Для организации поездной работы в условиях закрытия части путевого развития сортировочных и маневровых

Накопление

Расписание прибывающих поездов п передач

заника

1ЮС1ЛОВ

а

Ожидание состава поезда в марке приема

/

Я I Роспуск п ■■

Расписание отравляемых поездов п передач на »гуюныс пункты

Заказ

tw на формн- 11 (

поезда

Рис.4. Структура взаммодсПствня блоков имиташюшюй модели работы сортировочной сташош, где - ожидание на обслужчвашгс, с :> • дсйствп» на постах обслуживаю«

станций разработан комплекс имитационных моделей в системе ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ. Модели позволяют осуществить выбор вариантов работы станций, обеспечивающих минимальное время нахождения транзитных вагонов и минимум изменений в ГДП. Рассмотрены три варианта моделирования работы станции в период ее реконструкции: первый - с ожиданием в парке приема до окончания закрытия части путей; второй - с применением вторичной сортировки; третий - комбинированный. Приведены примеры моделирования работы конкретных станций сети ПКП.

Разработаны требования к информационному, программному и техническому обеспечению комплекса задач имитационного моделирования работы сортировочных и маневровых станций; алгоритмы решения задач, на основе которых подготовлен программный продукт во

взаимодействии с системой ВАЗА ДАННЫХ, как составной части КСАСГДП.

В четвертой главе излагаются результаты исследования по разработке модели технико-экономической оценки вариантов СГДПТРС и методов отбора рационального. Суммарные годовые расходы, зависящие от вариантов СГДПТРС, состоят из двух групп: эксплуатационных издержек и общих капитальных вложений. При этом эксплуатационные расходы включают в себя издержки на содержание парка локомотивов, штата локомотивных и составительских бригад, а также станционного персонала вагонников; реновационные

отчисления на восстановление и текущие содержание вагонов; энергетические затраты, связанные с торможением и разгонов поездов, а также с маневровыми передвижениями. Расходы по ремонту локомотивов в расчетах не учитываются,

так как они прямо пропорциональны выполняемой механической работе и во всех вариантах СГДПТРС практически одинаковы. Общие капитальные вложения включают стоимость парка локомотивов и вагонов. При установлении рационального СГДПТРС методом сопоставления вариантов реализуется два подхода целенаправленного улучшения плана: исходя из перебора минимумов среди станционных издержек или путем осуществления в диалоговом режиме ряда корректировок расписаний движения поездов.

При первом подходе установление рационального варианта согласования ГДП с технологией работы сортировочных и маневровых станций осуществляется в пять этапов следующим образом.

Первый этап. Для исходного варианта (заданного) ГДП составляется для каждой из 12 СС базовый вариант СГДПТРС. Определяются общие издержки - Э0, в том числе связанные с работой на участке - Эуч.б и станций - Эст.б- Результаты расчетов сводятся в матрицу (табл. 1).

Второй этап. Для каждой сортировочной станции изолированно методом имитационного моделирования находится вариант корректировки времени отправления отдельных грузовых поездов, при осуществлении которой достигается более рациональное согласование с технологией работы СС расписаний грузового движения, то есть минимизация зависящих от работы станции издержек Э Ст (см. табл.1, гр. 3). Определяется уменьшение издержек (Э'см.) по сравнению с начальными затратами (Эст,01) базового варианта ГДП, то есть

Д Э1 — Эст.б! - Э стд.

(6)

Таблица 1

Станции Эст.б Э*ст дЭ'ст = Эст.б -- Э*ст Э'ст Э**ст д Э»ст Э*ст-- Э**ст Э»ст Э***ст ( д Э»'ст = Э**ст--Э***ст Э'»ст

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 П

1 Эст.б, Э*ст| д Э'ст| Э'ст| Э**ст| Д Э»СТ| Э**ст, Э**ст| 0 ■3 СТ1

2 Эст.бг Э*стг д Э'стг Э'стг Э**стг Д Э»СТг Э»СТ2 Э**»СТ2 д Э»'стг Э»'сТ2

3 Эст.б] Э*ст} дЭ'ст} Э'стз Э**стз д Э»СТ] Э»ст) Э"*ст, д Э»'ст) Э»'ст5

4 Эст.б., Э*ст4 Д Э'ст4 Э*ст4 Э**СТ4 0 Э*ст4 Э*ст4 0 .3 СТ4

5 Эст.65 Э*ст5 дЭ'ст5 Э'СТ5 Э**СТ5 д Э»ст5 Э»СТ5 Э***СТ5 д Э»'ст5 Э»'ст5

6 Эст.бб Э*ст6 д Э'стб Э'стб Э**стб д Э»сТб Э»стб Э***стб | дЭ»'стб Э"стб

Вариант Базовый Откорректированный Вновь откорректированный \ \ Далее не корректируется

Общая Стоимость Эб - - Э' - - Э» - - Э»'

Улучшение плана ДЭ Эб - Э'= ДЭ' > 0 Э' -Э»= ДЭ» > 0 Э» - Э'»= Д Э»' < 0

Последовательность улучшения плана при решении задачи СГДПТРС (на примере шести сортировочных станций)

Полученные значения величин ДЭ^ сводятся в матрицу (см. гр. 4 табл. 1).

Третий этап. Среди элементов ДЭ^ (гр.4 табл.1) находится наибольший (станция 4). Считаем, что для данной четвертой станции найден рациональный вариант согласования технологии ее работы с ГДП. Исходя из внесенных изменений времени отправления отдельных поездов по рассматриваемой четвертой СС, осуществляется в рамках функционирования системы ГРАФИК корректировка в целом ГДП. С учетом последней (то есть изменение прокладки отдельных ниток графика) для всех станций, кроме выбранной четвертой, составляют очередной вариант

согласования ГДП с технологией работы СС, для чего снова определяются издержки: в целом по графику - Э , в том числе связанные с работой участков - э'уч и станций э'ст. Сопоставляются расходы базового и рассматриваемого вариантов. При этом возможны два исхода:

Э' > Эе (7)

Э' < Эб (8)

В первом случае не достигается сокращение издержек за счет улучшения согласования ГДП с технологией работы СС. Поэтому, исходя из следующих наибольших значений д Э1 делается аналогичным образом еще 2... 3 попытки поиска лучшего по сравнению с базовым варианта согласования ГДП с технологией работы СС. При негативном исходе для каждого из рассмотренных случаев в качестве рационального варианта согласования ГДП с технологией СС

принимается базовый, после чего организуется переход к решению третьего комплекса задач (см. рис. 2).

Четвертый этап. При позитивном исходе, когда соблюдается условие (8), делается попытка дальнейшего улучшения плана. При этом в качестве исходного ГДП принимается откорректированный, для которого выполняются процедуры, изложенные во втором и третьем этапах решения задачи. В этом случае базовым считается вариант согласования технологии работы СС с ГДП, , полученный на третьем этапе решения задачи. Цикл решения задачи повторяется до тех пор, пока не получим очередной вариант согласования технологии работы СС с ГДП, для которого соблюдается условие (8). Таким образом, осуществляя поэтапное улучшение плана, достигается получение рационального варианта согласования графика движения поездов категории Д с технологией работы сортировочных станций в целом по сети ПКП. Процесс осуществляется до тех пор, пока получаемое сокращение эксплуатационных издержек от корректировки ГДП больше трудозатрат и стоимости машинного времени на осуществление варианта СГДПТРС

Пятый этап. Решение третьей и четвертой задач (см. рис. 2) осуществляется аналогично первой в четыре этапа (при условии фиксированной прокладки поездов высших категорий). При этом в результате решения третьей задачи достигается получение рационального варианта согласования графика движения поездов категории У с технологией работы сортировочной станции и прилегающих к ней маневровых станций, а решение четвертой задачи - категории поездов М с технологией работы маневровой и прилегающей к ней грузовых станций. Положительное решение четвертой задачи

ведет к получению рационального варианта согласования в целом ГДП с технологией работы сортировочных , маневровых и грузовых станций.

При втором подходе, аналогично первому, реализуются первый и второй этапы решения задачи. Однако на втором этапе в столбцах матрицы (табл. 1) значений величин дЭ^ формируется набор изменений во времени отправления отдельных поездов согласно изолированно найденным вариантам рационального согласования ГДП с технологией работы по каждой из рассматриваемых сортировочных станций.

На третьем этапе, исходя из внесенных по каждой из рассмотренных СС изменений времени отправления отдельных поездов, осуществляется в рамках функционирования системы ГРАФИК корректировка в целом ГДП. С учетом последней (то есть с учетом изменения времени прибытия отдельных поездов) составляется очередной вариант согласования ГДП с технологией работы СС. Определяются издержки э'. Затем, на четвертом этапе, в интерактивном режиме рассматривается 15...20 вариантов корректировки ГДП за счет изменения времени отправления поездов, по каждому из которых осуществляется согласование с технологией работы сортировочной станции. Определяются расходы для

каждого 1-го варианта. Сопоставляются расходы базового и рассмотренных вариантов и находится рациональный среди них.

В дальнейшем аналогичным порядком, но с учетом положений, приведенных на рис. 2, осуществляется согласование ГДП с технологией работы маневровых и грузовых станций.

Метод согласования ГДП с технологией работы станций на малодеятельных линиях зависит во многом от концепции организации на ней движения поездов; классификации малодеятельных линий; порядка управления движением поездов. В связи с этим в диссертации рассмотрены и решены перечисленные выше вопросы. При этом для малодеятельных линий технология СГДПТРС сводится к следующему. Решение задач 1,2 и 3 этапов осуществляется, как и для остальных линий, в соотвествии с порядком фиксирования расписания движения поездов категории П, Д и У. Однако порядок согласования графика движения поездов категории М для малодеятельных линий принципиально отличается от остальных линий с технологией работы маневровой и примыкающей к ней грузовых станций (пунктов). Эти поезда (вывозные и передаточные), обращение которых базируется на жестком графике движения поездов, обеспечивают развоз местного груза, то есть связаны с организацией местной работы на малодеятельных линиях. В связи с этим рациональный вариант организации местной работы, увязанной с ГДП, устанавливается по технико-экономическим показателям, согласно действующим на ПКП методикам, в соотвествии с которыми, используя метод последовательного приближения, определяется график движения поездов категории М, обеспечивающий наилучшую увязку их с технологией работы маневровой и примыкающих к ней грузовых станций (пунктов) .

В соответствии с разработанными методикой, алгоритмами и информационным обеспечением (рис. 5) для ПЭВМ составлено программное обеспечение по задаче технико-экономического выбора рационального варианта СГДПТРС в системе функционирования КСАСГДП.

Рис.4.3 Информационное обеспечение задачи технико-экономического сравнения вариантов СГДПТРС

Пятая глава посвящена изложению вопросов изменения технологии комплексного согласования ГДП с технологией работы сортировочных и маневровых станций на сети ПКП в условиях автоматизации, а также этапности внедрения и эффективности функционирования СГДПТРС. В диссертации показано, что внедрение СГДПТРС обеспечивает сокращение эксплутационных издержек на 4 9 млн.злотых в год за счет: уменьшения простоя вагонов по станциям на 17...22%, повышения производительности маневровых локомотивов на б...10%, маневровых и составительских бригад - на 9...12% при значительном улучшении условий их работы и отдыха, а также снижение в 2...3 раза трудозатрат на СГДПТРС, составление технологических процессов работы станций и других нормативных документов. Излагается опыт внедрения отдельных задач СГДПТРС, в том числе на малодеятельных линиях, показаны выявленные при их эксплуатации недостатки и пути устранения, а также совершенствования данной системы. Новая технология составления ГДП с учетом разработанных методов СГДПТРС практически исключает необходимость проведения съездов инженеров-графистов и инженеров-технологов станций, рутинную их работу с карандашом и бумагой, позволяет обеспечить в целом для сети ПКП централизованную разработку ГДП во взаимоувязке с технологией работы всех сортировочных, маневровых и грузовых станций.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

В заключении по диссертации сформулированы научные результаты выполненного исследования, предложения о практическом использовании полученных в работе выводов и

направления дальнейшего исследования по проблеме теории согласования технологии работы сортировочных и маневровых станций с графиком движения поездов в условиях его автоматизации, как сложной динамичной транспортной системы.

Основные научные результаты и их практическое значение заключаются в следующем.

Теоретически сформулирован и выражен в математической форме метод комплексного согласования графика движения поездов с технологией работы станций централизованно в целом для сети ПКП в рамках функционирования КСАСГДП. Комплексная задача централизованного согласования на ПЭВМ графика движения поездов с технологией работы станций (СГДПТРС) отнесена к классу задач нахождения рационального варианта с многими переменными и выбором решения в условиях неопределенности, то есть к задачам стохастической оптимизации. Учитывая большую размерность задачи СГДПТРС, для ее решения применен метод, использующий эвристические соображения для представления общей задачи в виде определенной последовательности четырех основных задач. Установлена иерархия решения задачи поиска рационального варианта СГДПТРС в целом для сети ПКП с использованием теории графов, вероятностей, а также методов моделирования.

Созданный метод согласования прибытия и отправления пассажирских поездов в узлах (СПОПП) включает два этапа: первый - согласование без учета занятия станционных путей и стрелочных горловин; второй - с учетом взаимоувязки с технологией работы пассажирских станций. Предложена методика установления нижнего и верхнего интервалов СПОПП. Показано, что нижний интервал СПОПП не может быть менее 10 мин; а верхний - более 120 мин. Предложено 48 програм-

мно формируемых вариантов критерия оценки качества СПОПП.

Разработаны алгоритмы и программное обеспечение имитационного моделирования работы сортировочных и маневровых станций. Комплекс имитационных моделей учитывает специфику задач оценки вариантов графика движения грузовых поездов и служит средством оптимизации станционных технологических процессов во взаимоувязке с графиком движения поездов. Имитационные модели имеют средства адекватной настройки на технико-технологические параметры реальных станций, учета периодичности обращения грузовых поездов, ввода ограничений на выполнение грузовой и маневровой работы в выходные и праздничные дни. Для организации поездной работы в условиях закрытия части путевого развития сортировочных и маневровых станций разработанный комплекс имитационных моделей системы ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ позволяет осуществить выбор вариантов работы станций, обеспечивающих минимальное время нахождения транзитных вагонов и минимум изменений в графике движения поездов.

В разработанной методике технико-экономического обоснования рационального варианта СГДПТРС реализуется два подхода целенаправленного улучшения плана: исходя из перебора минимумов среди станционных издержек или путем осуществления в диалоговом режиме ряда корректировок расписания движения поездов. В каждом из двух подходов решения задачи осуществляется: 1) формирование исходного варианта и его экономическая оценка; 2) улучшение плана согласования ГДП с технологией работы изолированно для каждой сортировочной станции и нахождение эксплутационных издержек по станциям (или корректировок ГДП); 3) сопоставление отобранного варианта ГДП с базовым; 4) осуществление дальнейшего улучшения плана; 5) выбор рацио-

нального варианта СГДПТРС. Показано, что методика СГДПТРС на малодеятельных линиях зависит во многом от концепции организации на ней движения поездов; классификации малодеятельных линий; порядка управления движением поездов.

Разработка, проектирование и внедрение комплекса задач СГДПТРС осуществлялись поэтапно. Это позволило по мере внедрения отдельных этапов (а их всего шесть) получать экономический эффект от функционирования всего комплекса задач СГДПТРС. Показано, что внедрение комплекса задач СГДПТРС обеспечивает сокращение эксплуатационных издержек на 4 9 млн. злотых в год за счет уменьшения простоя вагонов по станциям на 17...22%, повышения производительности маневровых локомотивов на 6...10%, труда маневровых и составительских бригад - на 9...12%, а также снижения в 2...3 раза трудозатрат на СГДПТРС, составление технологических процессов работы станций и других нормативных документов. Разработаны основные положения комплексной технологии согласования ГДП с работой станций на стадии его построения; даны технологические и информационные связи между задачами СГДПТРС, решение которых осуществляется последовательно за пять этапов; разработана система взаимодействия комплекса задач СГДПТРС с другими АСУ. Результаты анализа опыта внедрения отдельных задач СГДПТРС показали работоспособность программных комплексов; показаны недостатки, выявленные в процессе эксплуатации; изложены направления совершенствования отдельных комплексов задач. Показано, что технологической основой работы малодеятельных линий является "жесткий" график движения, согласованный по станциям с технологией их работы.

Исследованные в работе вопросы не исчерпывают задачу совершенствования методов СГДПТРС в условиях автоматизации составления графиков движения поездов и организации пропуска грузовых поездов по твердым расписаниям. Требуют исследования задачи: автоматизация разрешения конфликтных ситуаций ГДП при его корректировке в системе ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ, особенно для однопутных линий, установление коммерческих сроков доставки грузов, разработка имитационной модели работы пассажирских станций и др.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих изданиях:

1. Жук Е. Автоматизация анализа согласования прибытия и отправления пассажирских поездов в узлах./ Вестник ВНИИЖТ, 1996, N 1. - С. 40...42.

2. Жук Е . Имитационное моделирование работы сортировочной станции при составлении графика движения поездов //Вестник ВНИИЖТ, 1995, N 3. - С. 45...47.

3. Кур X., Жук Е. Концепция организации движения поездов на малодеятельных линиях польских железных дорог //Вестник ВНИИЖТ, 1997, N 3. - С.37...41.

4. Бородин А.Ф., Жук Е. Новая система организации грузового движения на железных дорогах Польши // Ж.-д. транспорт. Сер. Организация движения и пассажирские перевозки. ЭИЛЦНИИТЭИ-1997-Вып.4. - С.27...34.

5. Некрашевич В.И., Жук Е. Согласование графика движения поездов с технологией работы сортировочных и маневровых станций на сети ПКП /Труды ГОТУПС,"Актуальные проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта", часть II 1998, С 43...44

6.2uk J.Racjonalne rozmieszczenie stacji rozrz^dowych na sieci PKP./COBiRTK 1981,- Str. 22...42 /.

7. ¿uk J.Organizacja pracy stacji w czasie zamkniçc stacyjnych elementów ukladu torowego./CNTK 1989, str.275...291/ .

8.¿uk J.Automatyczna analiza skomunikowania poci^gów pasazerskich na stacji /CNTK 1992,- Str 7...10/.

9.2uk J.Wspomaganie dyzurnego ruchu na stacji Poznañ Glówny / 001 áDOKP1993,- Str. 70...78/.

10.2uk J.Podstawowe zasady typowwej technologii pracy stacji granicznej w komunikacji przeladunkowej /COBiRTK Str. 54...55 /.

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА ПОЛЬШИ (ЦНТК РП)

На правах рукописи УДК 656.223:629.42:658.012.011.56

Инженер Ежи ЖУК

МЕТОДЫ СОГЛАСОВАНИЯ ГРАФИКА ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ С ТЕХНОЛОГИЕЙ РАБОТЫ СОРТИРОВОЧНЫХ И МАНЕВРОВЫХ СТАНЦИЙ НА СЕТИ

ПКП

Специальность 05.22.08 - Эксплуатация железнодорожного транспорта

(включая системы сигнализации, централизации и блокировки)

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель -доктор технических наук, профессор *

В.И. Некрашевич

Варшава, 1998

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ .......................................... б

1. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА СОГЛАСОВАНИЯ ГРАФИКА ВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ С ТЕХНОЛОГИЕЙ РАБОТЫ СТАНЦИЙ НА ДОРОГАХ ПОЛЬШИ И ЗАРУБЕЖНЫХ

СТРАН ......................................... 9

1.1. Система организации грузового движения

на сети ПКП в современных условиях ......... 9

1.2. Развитие теории согласования графика движения поездов с технологией работы станций на железных дорогах Польши ......... 13

1.3. Практика согласования графика движения поездов с технологией работы станций на железных дорогах Польши .................... 16

1.4. Особенности согласования графика движения поездов с технологией работы станций

на зарубежных железных дорогах ............. 18

1.5. Постановка.вопроса и цели исследования...... 28

ВЫВ ОДЫ................................ 31

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОГЛАСОВАНИЯ ГРАФИКА ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ С ТЕХНОЛОГИЕЙ

РАБОТЫ СТАНЦИЙ ................................. 33

2.1. Основные положения ......................... 33

2.2. Математическая постановка и метод решения задачи по согласованию графика движения с технологией работы станции ................... 41

2.3. Методы согласование прибытия и отправления пассажирских поездов в узлах ................. 4 8

2.4. Алгоритм согласования прибытия и отправления пассажирских поездов в узлах ....... 58

ВЫВ ОДЫ.................................. 61

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИИ РАБОТЫ СОРТИРОВОЧНЫХ СТАНЦИЙ НА СОСТАВЛЕНИЕ ГРАФИКА ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ ..................... 63

3.1. Технологические требования к имитационным моделям сортировочных и маневровых станций для согласования расписаний грузовых поездов ...................62

3.2. Имитационная модель работы сортировочной станции ....................................б б

3.3. Разработка данных о потоках поездов и вагонов моделирования работы станций .......93

3.4. Особенности имитационного моделирования работы маневровых станций ..................96

3.5. Особенности расчетов при ведении консервационно-ремонтных работ на

сортировочной станции .....................100

ВЫВ ОДЫ...............................117

4. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНОГО ВАРИАНТА СОГЛАСОВАНИЯ ГРАФИКА ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ С ТЕХНОЛОГИЕЙ РАБОТЫ СОРТИРОВОЧНЫХ И МАНЕВРОВЫХ СТАНЦИЙ ................................119

4.1. Основные положения .......................119

4.2. Технико-экономическое обоснование рационального варианта согласования графика движения поездов с технологией работы сортировочных и маневровых станций ..............................121

4.3. Особенности согласования графика движения поездов с технологией работы станций на малодеятельных линиях ....................12 9

4.4. Алгоритм согласования графика движения поездов с технологией работы сортировочных станций ..........................138

ВЫВ ОДЫ..............................145

5. ОПЫТ ВНЕДРЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ КОМПЛЕКСА ЗАДАЧ ПО СОГЛАСОВАНИЮ ГДП С ТЕХНОЛОГИЕЙ РАБОТЫ СТАНЦИИ ..................147

5.1. Этапность разработки и внедрения комплекса задач по согласованию ГДП с технологией работы станций ...............147

5.2. Комплексная технология СГДПТРС в условиях функционирования КСАСГДП .................148

5.3. Технико-экономическая эффективность функционирования системы СГДПТРС .........152

5.4. Опыт внедрения задач системы СГДПТРС .....153

5.5. Система взаимодействия комплекса

задач СГДПТРС с другими АСУ ..............160

ВЫВ ОДЫ..............................161

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ............................164

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ................170

ПРИЛОЖЕНИЯ ......................................178

П.1. ПЕРЕЧЕНЬ И ФОРМЫ ИСХОДНОЙ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ

МОДЕЛИРОВАНИЯ РАБОТЫ СТАНЦИЙ .............179

П. 2. ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ .......181

ВВЕДЕНИЕ

Переход народного хозяйства Польши на рыночные отношения потребовал интенсивного поиска эффективных техно-лоий перевозочного процесса и методов его реализации, направленный как на улучшение экономических показателей Польских железных дорог (ПКП), так и повышение качества перевозок, привлекательности и престижности железнодорожного транспорта. Современные требования к качеству выполнения перевозок диктуют необходимость повышения регулярности, пунктуальности и ритма эксплутационной работы на целых железнодорожных направлениях, дифференцированного подхода к организации транспортировки пассажиров и грузов. Важнейшим средством правильной и четкой эксплуатации железных дорог служит график движения поездов, рассматривая его, как реальный технологический процесс организации всей работы участков и целых направлений.

Условия, когда график движения грузовых поездов является не только нормативным документом, но и становится технологической основой перевозочного процесса, что имеет место в настоящее время на сети ПКП, выдвигают повышенные требования к качеству его разработки, и в особенности к взаимоувязке (согласованию) расписаний движения поездов с технологией работы технических станций.

В настоящее время ежегодные затраты на перевозки по сети ПКП составляют 6,1 млрд. злотых, из них около 16% связаны с непосредственным пропуском грузов и пассажиров через станции, а также с обслуживанием здесь перевозочного процесса вагонами, локомотивами (маневровыми и поездными) , бригадами (локомотивными, маневровыми, составительскими) и другими средствами, рациональная потребно-

сть в которых зависит от методов согласования графика движения поездов на стадии его построения с технологией работы технических станций, а также прибытия и отправления пассажирских поездов в узлах при следовании в последних пассажиров с пересадкой.

К мерам, требующим разработки для улучшения организации перевозок на базе графика движения, относятся: уточнение методов его согласования с технологией работы станций; обеспечение комплексного подхода к взаимоувязке расписаний движения поездов с технологией работы станций в целом для сети ПКП; теоретические аспекты разработки системы комплексного согласования графика движения поездов (ГДП) с технологией работы станций (СГДПТРС) на стадии централизованного его построения в условиях формирования комплексной системы автоматизированного составления ГДП (КСАСГДП), функционирующей на основе единой для сети ПКП базы данных и использования создаваемых в окружных дирекциях (ОД КП) и генеральной дирекции (ГД ПКП) локальных вычислительных сетей.

Для решения поставленных задач в диссертации исследованы технологические аспекты построения комплексной технологии согласования ГДП с работой технических станций; методы согласования прибытия и отправления пассажирских поездов в узлах; взаимодействие ГДП с технологией работы технических станций путем создания имитационных моделей станционных процессов; требования к локальной вычислительной сети; теоретические аспекты построения и опыт внедрения автоматизированной комплексной системы согласования ГДП с технологией работы технических станций.

В результате исследования уточнены с учетом возможностей ПЭВМ и современных требований к перевозочному

процессу параметры системы СГДПТРС, а также методы имитационного моделирования работы технических станций; разработаны теоретические основы создания и этапного внедрения комплексной системы согласования ГДП с технологией работы технических станций, как составной части КСАСГДП, функционирующей на базе единого информационного поля и моделей ОД КП при использовании локальных вычислительных сетей.

Исследования по теме диссертации выполнены в соответствии с планами НИР ЦНТК РП.

1. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА СОГЛАСОВАНИЯ ГРАФИКА ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ С ТЕХНОЛОГИЕЙ РАБОТЫ СТАНЦИЙ НА ДОРОГАХ ПОЛЬШИ И ЗАРУБЕЖНЫХ

СТРАН

1.1. Система организации грузового движения на сети ПКП в современных условиях

Реформирование экономики Польши непосредственно связано с необходимостью реструктуризации Польских железных дорог (ПКП), а также изменением системы организации грузового движения. Рыночная среда потребовала более высокого уровня координации перевозочного процесса в масштабе всей сети ПКП, более динамичного регулирования использования технических средств, более высокой культуры управления; возрасли требования клиентуры к скорости и надежности перевозок. Поэтому на сети ПКП в 1991-1992 гг. начали внедрять новую систему организации грузового движения /1...3/, суть которой сводится к следующему. Сортировочная работа была сконцентрирована на 12 сортировочных станциях, формирующих поезда на другие сорти-рововчные и близлежащие, так называемые маневровые станции. Около 200 маневровых станций, имеющих от 3 до 10 маневровых локомотивов, формируют поезда только до ближайшей сортировочной станции региона тяготения и подачи на грузовые фронты как самой станции, так и прилегающих промежуточных раздельных пунктов. Движение сборных поездов полностью отменено. Число сортировочных и маневровых

Рис. 1.1. Категории грузовых поездов, где: ■ - граница региона тяготения

сортировочной станции; - - поездное сообщение (поезда скорые

грузовые ТР, участковые ТЬ, передаточные маневровые ТКМ);

----- - поездное сообщение, составляющее исключение в системе

организации грузового движения (поезда ТЫ); СС - сортировочная станция; МС - маневровая станция; ПС - промежуточная станция.

станций ежегодно уменьшается в целях концентрации пере-возоки более эффективного использования средств.

Ежегодно уточняется деление сети ПКП на регионы тяготения сортировочных станций и районы тяготения маневровых станций. Затем разрабатывается сеть грузовых поездов /4/, категории которых показаны на рис.1.1. Кроме того, на сети ПКП обращаются грузовые поезда ТЕ (системные европейские) , ТС (на пограничных переходах), ТХ (экспрессы) и ТМ (груженые и порожние маршруты).

Допускается на маневровой станции формирование поездов ТЫ на чужую сортировочную станцию или маневровую станцию чужого региона тяготения, с обходом прикрепленной сортировочной станции при условии, что это не приведет к увеличению на станции назначения транзитного вагонопотока с переработкой.

В новой системе используются логистические принципы организации перевозок. Начальные станции отправляют поезда в соответствии с расписанием движения, причем поезда ТЕ, ТХ и ТР с пунктуальностью пассажирских. Поезда ТР и ТЪ, а также постоянные поезда ТЕ, ТХ и ТЫ отправляются без завершения накопления максимальной массы брутто и длины в осях. Пропуск по участкам грузовых поездов ТЕ, ТХ, ТР, ТЪ, ТЫ осуществляется на принципах пассажирского движения в соответствии с установленным графиком.

В случае предоставления плановых окон на участках график пропуска этих поездов корректируется не позднее, чем за 7 суток до начала предоставления окна. В аварийных случаях закрытия перегонных путей диспетчера регулируют пропуск этих поездов так же, как и пассажирских, используя в отдельных случаях (параллельные) направления .

Таким образом, на ПКП более 85% грузовых поездов следуют по расписаниям, жестко специализированным по назначениям. Под эти поезда локомотивы выдаются в соответствии с графиком их оборота. В случае недостатка локомотива к плану на станции оборота в оперативных условиях вводят в оборот другие локомотивы или направляют локомотив резервом под конкретный встречный поезд. В случае неисправности локомотива для ведения поезда поступают как при неисправности локомотивов пассажирских поездов.

Поезда ТЕ, ТХ и ТР, как правило, обслуживаются одним локомотивом на всем маршруте их следования. Отступления от этого правила допускаются в случаях смены вида тяги; смены направления движения поезда; стоянки для замены групп.

Для дополнительных поездов, а также груженых и порожних маршрутов установлено б-часовое планирование движения на основе полной информации о погрузке и подходе вагонов к станциям. Дополнительные поезда в данном периоде планирования могут быть назначены в обращение только в случае накопления достаточного числа вагонов и заполнении постоянных ниток данного назначения. Исключение составляют дополнительные нитки, предусмотренные в графике движения для цикличного пропуска кольцевых маршрутов.

Новая система организации грузового движения гарантирует регулярность обслуживания грузовых пунктов в удобное для клиентуры время, доставку грузов по нормативу -одни сутки на начально-конечные операции плюс одни сутки на каждые начавшиеся 500 км. На 25-30% сократились объемы переработки вагонов и парк маневровых локомотивов. Экономия от этого значительно перекрыла потери от небо-

льшого (5-10%) увеличения тонно- и поездо-километровой работы./5/

Система внедрялась поэтапно. Сначала была определена сеть сортировочных станций и поездных сообщений между ними; осуществлена рационализация числа маневровых станций. Затем сеть сортировочных и маневровых станций была уточнена и сформирована полная сеть поездных сообщений между ними; разработаны и внедрены сквозные расписания движения грузовых поездов.

И, наконец, осуществлена оптимизация согласования грузовых поездов по станциям в увязке с работой грузовых пунктов и ввод в действие новых технологических процессов сортировочных станций. Надежное внедрение новой системы возможно при выполнении исследований по уточнению параметров графика движения поездов с целью его превращения в реальный технологический процесс организации всей работы участков и направлений. Это потребовало создания комплексной системы составления ГДП (КСАСГДП) /б/, обеспечи-впающий для сети ПКП централизованное его построение на основе формирования единой базы данных и использования в ОД КП и ГД ПКП локальных вычислительных сетей.

В комплексе задач КСАСГДП важным является создание и поэтапное внедрение на сети дорог Польши комплексной системы согласования на ПЭВМ графика движения поездов с технологией работы сортировочных и маневровых станций, обеспечивающего повышение пунктуальности, регулярности и ритма эксплутационной работы, то есть отвечать современным требованиям к качеству выполнения перевозок.

1.2. Развитие теории согласования графика движения поездов с технологией работы станций на железных дорогах Польши.

Эффективность и качество перевозок на базе графика движения поездов в значительной степени зависит от взаимоувязки его с технологией работы маневровых, пассажирских и сортировочных станций, которая наиболее полно отвечает требованиям пассажиров, грузоотправителей и грузополучателей; возможностям и условиям работы железнодорожного транспорта и народного хозяйства Польши, создаются предпосылки обеспечения экономического функционирования транспортного конвейера. В этой связи огромное значение имеют научные изыскания ученых-транспортников Польши, таких как Е.Венгерский, В.Выжинский, Б.Гайда, Б.Дмоховский, Р.Залевский, В.Кита, К.Кожуховский, Б.Кор-зан, Т.Кусинский, Х.Кур, Е.Лещинский, М.Мищик, А.Повала, А.Трусколяски и другие, в трудах которых правильно показано, что при согласовании графика движения поездов, с технологией работы станций он (график движения) становятся реальной основой перевозочного процесса, базой для нормирования персонала на линейных предприятиях; создаются предпосылки для лучшей организации эксплуатации подвижного состава, использования пропускных и провозных способностей устройств железнодорожного транспорта, для достижения минимальных транспортных издержек и др.

Вопросы согласования технологий работы технических станций (участковых и сортировочных) с графиком движения поездов возникли практически с 1845 г., когда он был использован в Польше, как средство организации движения поездов на участке Варшава-Гродзинс Мазовецкий. Дорога была Западноевропейской ширины. В 18 62 г. с Восточной стороны к Варшаве была подведена Петербургская железная дорога.

Сначала применялся в основном участковый график движения поездов, в котором не уделялось особого внимания к его согласованию с технологией работы станций. Но по мере увеличения числа сквозных поездов (то есть поездов, пропускаемых через технические станции без переработки) возник вопрос согласования их с технологией работы станций. Поэтому практически во всех исследованиях /7...32/, посвященных совершенствованию конструкции графика, а также методов расчета основных параметров, затрагивались вопросы согласования ГДП с технологией работы станций.

Особое внимание уделяется проблеме согласования прибытия и отправления пассажирских поездов в узлах на стадии составления Г�