автореферат диссертации по транспорту, 05.22.08, диссертация на тему:Оперативное управление развозом местного груза в железнодорожных узлах

МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

На правах рукописи УДК.656.21

ВАСИЛЬЕВ Иван Степанович

ОПЕРАТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ РАЗВОЗОМ МЕСТНОГО ГРУЗА В ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ УЗЛАХ

Специальность

05.22.08 - Эксплуатация железнодорожного транспорта

(включая системы сигнализации, централизации и блокировки)

АВТОРЕФЕРАТ

ДИССЕРТАЦИИ НА СОИСКАНИЕ УЧЕНОЙ СТЕПЕНИ КАНДИДАТА ТЕХНИЧЕСКИХ НАУК

МОСКВА -1998

Работа выполнена в Российском государственном открытом техническом университете путей сообщения (РГОТУПС).

Научный руководитель: кандидат технических: наук, доцент Абрамов A.A.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор В.И.Некрашевич, кандидат технических наук, доцент Б.МЛовиков

Ведущее предприятие: Департамент управления перевозками МПС РФ

Защита состоится "£"сре0р=шг 1999 г. в 14 час. на заседании диссертационного Совета К 114.09.03 при Российском государственном открытом техническом университете путей сообщения (РГОТУПС) по адресу: 125808, г.Москва, ГСП-47, ул.Часовая, 22/2, ауд. 337

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан "29 1998 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу Совета университета.

Ученый секретарь диссертационного Совета

к.т.н., доцент

О.В.Терешина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Железнодорожный транспорт в Российской федерации имеет исключительно важное значение в жизнеобеспечении многоотраслевой экономики и реализации социально значимых услуг по перевозке пассажиров.

Следуя эволюционным методам развития, основывающимся на сочетании единых технологических принципов управления и повышении экономической эффективности деятельности предприятий, а также действуя на принципах социального партнерства, защиты интересов тружеников и укреплении социальной стабильности в трудовых коллективах, железнодорожный транспорт России последовательно продвигается по пути реформ, гарантированно решая транспортные задачи государства.

В соответствии с "Основными направлениями развития и социально-экономической политики железнодорожного транспорта на период до 2005 года" главной задачей совершенствования управления перевозочным процессом является переход к ориентированному на удовлетворение требований пользователей качеству транспортного обслуживания при достижении наиболее экономичных результатов всех составляющих технологического процесса.

В частности требуются существенные изменения в подходах к плану формирования поездов, в техническом нормировании, календарном планировании, работе станций. Необходимо обеспечить адаптацию плана формирования поездов к возросшей динамичности транспортных связей.

В свою очередь, создание ресурсосберегающих технологий железнодорожного транспорта неразрывно связано с высоким уровнем функционирования его отдельных подсистем: участков, узлов, станций и т.д. Несмотря на разнородность функций этих подсистем все их определяет ряд требований, направленных на повышение качества перевозочного процесса. Эти требования проявляются в виде системы количественных и качественных показателей, приоритетность которых также претерпела изменение при

переходе железнодорожного транспорта к функционированию в режиме рыночной экономики.

При отсутствии ярко выраженных тенденций изменения процессов функционирования железнодорожного транспорта возрастает роль оперативного управления производственными элементами на базе АСУ. А это, в свою очередь, предопределило интенсивное развитие автоматизированных рабочих мест (АРМ) управленческого персонала разного уровня.

Значительные резервы повышения качества перевозочного процесса заложены в совершенствовании технологии местной работы и, в частности, в совершенствовании системы организации и управления местными вагонопотоками.

В связи с вышеизложенным ЦЕЛЬЮ ИССЛЕДОВАНИЙ является совершенствование системы оперативного управления местными вагонопотоками для ускорения их продвижения с минимальными эксплуатационными издержками. Она реализуется посредством:

совершенствования методики расчета оптимального плана " формирования сборных, вывозных и передаточных поездов;

- создания системы функционирования железнодорожных узлов и участков по двухвариантному плану формирования местных поездов;

- организации оперативного управления местными вагонопотоками на базе автоматизации решения задачи в рамках АРМ поездного диспетчера

В качестве ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЙ рассматривается железнодорожный узел с ближними и дальними подходами, а также железнодорожные участки, ограниченные техническими станциями.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ основаны на обобщении теоретического и практического опыта по организации местных вагонопотоков и создании . комплексной системы оперативного управления развозом местного груза в железнодорожных узлах и на участках с использованием теории вероятностей и массового обслуживания, математической статистики, моделирования транспортных процессов.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ диссертационной работы состоит в комплексном подходе к решению проблемы оперативного управления местными вагонопотоками, а также в том, что впервые предложена методика организации развоза местного груза по двухвариантному плану формирования поездов, автоматизирована задача его оперативной корректировки.

РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Разработанные методы и положения использованы при совершенствовании технологии развоза местного груза на Юго-Восточной железной дороге, а также предложены ЦД МПС для включения в соответствующие Инструктивные указания.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертационной работы докладывались и получили одобрение на заседаниях кафедры "Управление эксплуатационной работой", 2 и 3 межвузовских конференциях в РГОТУПС, на заседаниях Научно-технического совета Юго-Восточной железной дороги.

ПУБЛИКАЦИИ. По результатам выполненных исследований и материалам диссертации опубликованы 4 научные статьи.

ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников и приложения. Работа содержит 152 страницы машинописного текста, 16 иллюстраций, 5 таблиц, 134 библиографических наименований, приложения на 19 листах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации и основных задач исследования.

В первой главе дана характеристика местной работы в железнодорожных узлах и на участках, выполнен анализ исследований по проблеме организации местных вагонопотоков, установлены зависимости, определяющие взаимосвязь основных параметров местных поездо- и вагонопотоков, определены цель, объект и задачи исследований.

Анализ динамики изменения структуры поездопотоков показал, что начиная с 1992 года происходит неуклонное сокращение доли транзитных поездов, проходящих технические станции без переформирования при одновременном росте перерабатываемых транзитных вагонопотоков.

За пять лет с 18 % до 30 % увеличилась доля местных поездов в общем поездопотоке. Отчасти это увеличение произошло за счет снижения процента участкового поездопотока. Данная тенденция объясняется тем, что технические станции в целях уменьшения простоя местных вагонов перестают формировать из участкового вагонопотока одноименные поезда и включают его в сборные поезда для пополнения их составов.

Снижение объемов перевозочной работы на сети железных дорог привело к изменению структуры местного поездопотока. С 51 % до 19 % снизилась доля одногруппных поездов. При этом рост доли многогруппных передаточных поездов опережает аналогичное увеличение доли сборных поездов.

Переход к формированию групповых составов является объективной необходимостью в условиях снижения мощности отдельных струй вагонопотоков и уменьшения объемов перевозочной работы в целом. Однако, при этом возрастают эксплуатационные расходы, связанные с переработкой вагонов на станциях, организацией маневровой работы и др. В большинстве случаев изменение плана формирования местных поездов носит необоснованный характер и не подтверждается какими-либо экономическими расчетами.

Созданию теоретических основ рациональной организации местных вагонопотоков посвящены труды докторов и кандидатов наук: Повороженко В.В., Нурмухамедова Р.З., Амелина В.П., Буяновой В.К., Кирьяновой О.С., Тимохина Э.Ю., Тишкина Е.М. и других ученых-эксплуатационников.

Не рассматривая отдельно каждую работу, следует заметить, что общим для всех исследований недостатком является отсутствие комплексного подхода к оптимизации технологии передачи местных вагонопотоков. Иначе, вопросы

совершенствования развоза местного груза решались отдельно для сборного движения, отдельно для вывозного и отдельно для передаточного.

Кроме того, практически остается не исследованной проблема оперативного управления местными вагонопотоками.

Разработка комплексной технологии управления местными вагонопотоками основывается на установлении взаимосвязи между основными параметрами местных поездо- и вагонопотоков (числом вагонов в составах поездов, количеством их назначений и др). С этой целью в диссертации выполнен анализ существующих зависимостей и произведен отбор из них тех, которые наиболее достоверно отображают реальную структуру поездопотоков.

Одновременно, с использованием методов математической статистики и имитационного моделирования разработана формула для определения количества поездов (в обшем поездопотоке), содержащих вагоны определенных назначений !

Ц|=пс (1- е~тР'), (1)

где П( - число грузовых поездов, содержащих вагоны ¡-го назначения;

пс - общее число грузовых поездов за рассматриваемый период времени;

ш - среднее число вагонов в составе поезда;

Р[ - вероятность появления в составе поезда вагона 1-го назначения.

Во второй и третьей главах разработана методика расчета плана формирования сборных, вывозных и передаточных поездов для железнодорожных участков с одной и двумя техническими станциями.

За основной критерий выбора оптимального плана формирования местных поездов принимаются минимальные затраты вагоно-часов, учитываемые на всем пути следования местных вагонов, от начала их накопления на составы местных поездов до возвращения на техническую станцию после прохождения грузовых операций.

Помимо затрат вагоно-часов, планы ' формирования местных поездов различаются и затратами локомотиво-часов на маневровую и поездную работу. Последние предлагается переводить в вагоно-часы посредством умножения на соответствующие коэффициенты, выражающие отношение стоимости локомотиво-часа маневровой или поездной работы к стоимости вагоно-часа.

Исходные данные для расчета плана формирования местных поездов представляются на обобщенной схеме (рис.1), где отображаются технические и промежуточные станции з'частка, ступенчатая диаграмма вагонопотоков и оптимальный вариант плана формирования.

Собственно расчет плана формирования производится в основной и вспомогательной таблицах. В основной таблице отображаются затраты приведенных вагоно-часов по вариантам плана формирования, а во вспомогательной - расчетные параметры местных поездопотоков.

Учет затрат приведенных вагоно-часов производится по следующим элементам (соответственно по сборным поездам и по поездам, формируемым из вагонов выделяемых струй).

На начальном этапе расчета происходит выделение струй отдельных назначений, что отражается на затратах вагоно-часов, связанных с накоплением вагонов на составы местных поездов. Эти затраты определяются по формуле

В1Д|= С Ш|, (2)

где С - параметр накопления вагонов на технической станции;

Ш| - средняя величина составов поездов выделяемого назначения

(назначений).

После завершения накопления вагонов на состав производится его окончание формирования. Суммарные приведенные суточные затраты вагоно-часов нахождения вагонов и маневровых локомотивов в процессе окончания формирования составов

ОБОБЩЕННАЯ СХЕМА РАСЧЕТА ПЛАНА ФОРМИРОВАНИЯ МЕСТНЫХ ПОЕЗДОВ И СТУПЕНЧАТАЯ ДИАГРАММА ВАГОИОПОТОКОВ

Е

N2!

-I МкГ

Тм"к~ТГ

хч^ вариант

Ю*

НЕ

-а

"М2Г

4 31

л^р:

Nfc.li--р—р

ОПТИМАЛЬНЫЙ ПЛАН ФОРМИРОВАНИЯ МЕСТНЫХ ПОЕЗДОВ

сквозные назначения

тупиковые назначения

1 1

Рнс.1

В^^Тоф! (т1+Км)/60,

(3)

где П;- среднее число составов 1-го назначения, формируемых за сутки;

Т0ф| - продолжительность окончания формирования состава, содержащего ПЦ вагонов, мин;

Ии - коэффициент, выражающий отношение стоимости локомотиво-часа маневровой работы к стоимости вагоно-часа.

Выделение какой-либо струи (или нескольких струй) в самостоятельное назначение приведет к тому, что вагоны данного назначения проследуют без остановки ряд попутных станций, находящихся к технической станции ближе, чем станция назначения вагонов рассматриваемой струи (струй). Одновременно, вагоны, назначением на станции, расположенные дальше (от технической станции) тех станций, на которые уже выделены струи, также проследуют последние без остановки. Аналогичное положение будет наблюдаться и с обратной передачей вагонопотоков с погрузочно-выгрузочных. на техническую станцию.

В равной степени данное положение относится и к локомотиво-часам нахождения поездных локомотивов на промежуточных станциях участка. Их учет в приведенных вагоно-часах осуществляется через переводной коэффициент Ип.

В общем случае при расчете плана формирования для участков с одной технической станцией приведенные вагоно-часы нахождения сборных поездов на промежуточных станциях

Б

Вя-гздоп^ + пон,,), 1=1

(4)

а поездов, формируемых из вагонов выделяемых струй

ъ

В£| = 2£^(тв1 + пвК„),

(5)

где 8 - количество станций, обслуживаемых сборным поездом;

г - количество станций, обслуживаемых передаточным поездом (для

вывозных поездов г=1); п0 - расчетное количество сборных поездов, формируемых из вагонов остающихся струй;

П„ - расчетное количество местных поездов, формируемых из вагонов

выделяемых струй; ^ - время нахождения сборного поезда на ¡-ой промежуточной станции, ч;

ш0|-- вагонопоток (величина струи), назначением на Но промежуточную

станцию, передаваемый в сборных поездах; ШВ! - вагонопоток (величина струи), назначением на ¡-ю промежуточную

станцию, передаваемый в вьтозных или передаточных поездах; К„ - коэффициент, выражающий отношение стоимости локомотиво-часа поездной работы к стоимости вагоно-часа. При расчете плана формирования для участков с двумя техническими станциями вагонопотокя четного и нечетного направлений могут различаться по величине (при одновременном равенстве количества местных поездов индивидуальных назначений в четном и нечетном направлении). В этом случае для определения затрат приведенных вагоно-часов, связанных с нахождением сборных, вывозных и передаточных поездов на промежуточных станциях целесообразно использование формул (4) и (5) в развернутом виде. Для сборных поездов

в я

В51=2п0КП Хй (N„¡+N„1). (6)

¡=1 1=1

Для передаточных и вывозных поездов, формируемых из вагонов выделяемых струй

12

г г

В61=2пвШ1 IV (N^N„0, (7)

1=1 ¡=1

где Мот|,1Чвт| - вагонопоток (величина струи), передаваемый соответственно в сборных и вывозных или передаточных поездах на техническую с 1-й промежуточной станции, ваг.; N01,- вагонопоток (величина струи), передаваемый соответственно в сборных и вывозных или передаточных поездах с технической на ¡-ю промежуточную станцию, ваг. Изменение общего числа сборных, вывозных и передаточных поездов в разных вариантах плана формирования, а также различные маршруты их следования требуют учета и времени нахождения поездных локомотивов на перегонах участка в движении (в обе стороны). Этот учет, так же как 1 и в предыдущих случаях осуществляется в приведенных вагоно-часах через

переводной коэффициент В общем случае .......

{

В7181=2Кпп,1и (8)

¡=1

■ "I

где (- конечная станция следования сборного, вывозного или передаточного поезда;

^ - время следования поезда по 1-му перегону, лежащему до конечной станции его назначения, ч. При расчете плана формирования местных поездов для участков с двумя техническими станциями собственно расчет выполняется отдельно по каждой станции, а затем производится анализ встречных назначений местных поездов.

В тех случаях, когда назначения местных поездов встречных направлений полностью идентичны, или поезда встречных направлений имеют одинаковую станцию назначения, или совпадают остановки местных поездов встречных назначений при наложении части маршрутов их следования,

принимаются к прокладке на графике сквозные групповые поезда, курсирующие между техническими станциями. Если же при наложении части или всего маршрута следования поездов встречных назначений станции их остановки не полностью совпадают, целесообразен совместный расчет плана формирования местных поездов. Он выполняется одновременно по двум техническим станциям и предусматривает организацию "сквозного" движения местных поездов по участку.

Процедура совместного расчета плана формирования идентична расчетам для участков с одной технической станцией.

Разработанная методика расчета оптимального плана формирования местных поездов предусматривает возможность накладывания на его результирующий вариант дополнительных условий и ограничений, которые можно учесть уже в самом начале расчетов. К числу этих ограничений можно отнести недостаточное (для реализации оптимального плана формирования местных поездов) число путей, выделяемых в сортировочном парке технической станции для накопления местных вагонов, необходимость передачи порожнего вагонопотока из-под выгрузки с одной станции участка на другую и т.д.

В конце расчетов на схеме оптимального плана формирования местных поездов будут отображены все рациональнее назначения и структура поездопотоков, анализ которых позволит присвоить соответствующие категории тем или иным поездам. Кроме того, по результатам расчетов устанавливается количество поездов каждого назначения и их оптимальные составы.

В четвертой главе изложены принципы организации работы железнодорожных станций, узлов и участков по двухвариантному плану формирования сборных, вывозных и передаточных поездов.

Исходная предпосылка целесообразности работы указанных подсистем по двухвариантному плану формирования местных поездов состоит в том, что вагоны, следующие в адрес грузовых фронтов, неработающих в ночное время,

начиная с определенного момента целесообразно накапливать на технической станции, т.к. будучи доставленные на промежуточные станции в темное время суток они все равно будут простаивать в ожидании начала работы грузовых фронтов.

Организация работы по двухвариантному плану формирования позволяет увеличить среднее число вагонов в составах местных поездов, сократить общее количество последних и уменьшить издержки, связанные с маневровыми операциями, производимыми с местными вагонами на промежуточных станциях.

Для проведения практических расчетов, а также при разработке предложенной технологии целесообразна оценка продолжительности периодов действия различных вариантов плана формирования поездов.

В общем случае момент перехода технической станции к плану формирования по варианту 1 должен обеспечивать развоз местного груза (постановку вагонов под грузовые операции) к 8 ч. Его величина составит

Т,=8-ТСД) (9)

где Тед - продолжительность "сдвижки" времени перехода к 1 варианту плана формирования местных поездов (время от момента завершения накопления вагонов на состав местного поезда на технической станции до их постановки под грузовые операции)

г Тед=Тт+Тдв+Тг, (10)

где Тт - время нахождения местных вагонов на технической станции от момента окончания накопления на состав до отправления со станции, ч;

Тдв - продолжительность нахождения местных вагонов в движении

между технической и погрузочно-выгрузочными станциями, ч;

Тг - время нахождения вагонов на промежуточных или 1рузовых станциях от момента их прибытия до постановки под грузовые операции, ч.

Для одногруппных местных поездов каждого назначения величина Тса является постоянной. Для групповых - она рассчитывается отдельно для •каждой из промежуточных станций, обслуживаемых сборным поездом. В последнем случае различие обусловлено разным временем перемещения вагонов от технической до погруз очно-выгрузочных станций (разной величиной Тдв).

Момент перехода ко второму варианту плана формирования местных поездов определяется из выражения

. Га-Т.-Тщ-Ц, (11)

где Т, - средневзвешенное время окончания работы грузовых фронтов, имеющих некруглосуточный режим функционирования, ч;

1гр - средняя продолжительность грузовых операций с группой вагонов на грузовых фронтах станции, имеющих некруглосуточный режим работы, ч.

Величину Т3 целесообразно определять из выражения

к,.н кс,,

(12)

1=1 ]=1

время окончания работы .¡-го грузового фронта, ч; среднесуточный вагонопоток, поступающий на грузовой фронт; количество грузовых фронтов на станции, имеющих некруглосуточный режим работы.

где ^ -

N1

к

В свою очередь

^СН 1=1

где 1гр] - средняя продолжительность грузовых операций с группой вагонов на ^м грузовом фронте, имеющим некруглосуточный режим работы, ч; 11

Pj - доля групп вагонов, обрабатываемых на ]-м грузовом фронте.

Оценку величин Тт и Тг целесообразно производить на основе анализа сетевых графиков работы технической и погрузочно- выгрузочных станций. Что касается величины Тд„, то она определяется прямым расчетом по графику движения поездов.

При работе по двухвариантному плану формирования в сортировочном парке выделяется дополнительное число путей для реализации второго ("ночного") варианта. В условиях падения объемов перевозочной работы и высвобождения производственных мощностей данное выделение не является проблематичным. Суммарное потребное число сортировочных путей

П=П0Пф+Пдпф, (14)

где П0„ф - потребное число сортировочных путей, выделяемых в парке для реализации оптимального плана формирования сборных, вывозных и передаточных поездов, рассчитанного по среднесуточным вагонопотокам без учета режима работы грузовых фронтов;

Пдпф - дополнительное число сортировочных путей, выделяемых в парке для реализации плана формирования сборных, вывозных и передаточных поездов, рассчитанного по "ночным" вагонопотокам.

Потребное количество сортировочных путей для реализации второго ("ночного") варианта плана: формирования сборных, вывозных и передаточных поездов

1<ЯдПф<П0„ф. (15)

Иначе: минимальное число дополнительных. путей равно 1' и соответствует случаю, когда в ночное время развоз местных вагонов на участке целесообразно осуществлять только сборными поездами одного назначения; максимальное число дополнительных путей равно их количеству, рассчитанному для реализации основного плана формирования поездов.

Во втором случае равенство наблюдается тогда, когда уменьшение "ночного" расчетного вагонопотока не приводит к изменению основного варианта плана формирования местных поездов.

Поскольку в ночное время расчетные вагонопотоки уменьшаются, т.е. уменьшается мощность отдельных струй, то происходит снижение вероятности целесообразного выделения той или иной струи в самостоятельное назначение. А значит - повышается вероятность формирования групповых поездов. В этом случае потребное число сортировочных путей для реализации второго варианта плана формирования сборных, вывозных и передаточных поездов всегда будет меньше их количества, рассчитанного по среднесуточным вагонопотокам.

При недостаточном числе сортировочных путей двухвариантный план формирования местных поездов может быть реализован за счет выделения одного пути в качестве отсевного с повторной переработкой части местного вагонопотока. Во всех случаях возможные затраты по дополнительной переработке местных вагонов значительно меньше экономии эксплуатационных расходов, связанных с развозом местного груза и маневровой работой на промежуточных станциях.

В пятой главе излагаются принципы оперативного управления местными вагонопотоками.

Выполненные исследования являются основой для разработки

системы оперативного управления местными вагоиопотоками путем. автоматизации решения задачи корректировки плана формирования местных поездов. Необходимость в такой корректировке возникает вследствие того, что рассчитанный по средним значениям вагонопотоков план формирования реализуется для конкретных размеров потоков, имеющих в каждые данные сутки определенную вероятность отклонения от своих средних значений. При этом, если отклонение превысит определенную величину могут измениться и соответствия отдельных струй вагонопотоков сообразно условиям выделения их в самостоятельные назначения плана формирования поездов.

Поскольку сам расчет плана формирования является довольно трудоемким, целесообразна его реализация на ПЭВМ. С этой целью в диссертации разработана блок-схема (рис.2) и программа расчета оптимального плана формирования местных поездов.

Программа включает в себя подпрограмму описания условно-постоянной информации (железнодорожного участка, технологических нормативов на обработку местных поездов и вагонов и др.), подпрограмму ввода и обработки оперативно-учетной информации, подпрограмму основных расчетов и подпрограмму выдачи и отображения результативной информации.

Оперативно-учетная информация включает в себя сведения о расчетных вагонопотоках. Зга информация может быть введена в ПЭВМ с клавиатуры или получена из общей сети в процессе решения уже имеющихся задач в АСОУГ1.

Экономическая эффективность оперативного управления развозом местного груза выражается в экономии вагоно- и локомотиво-часов, связанной с ежесуточной корректировкой плана формирования сборных, вывозных и передаточных поездов. Посредством этой корректировки определяется оптимальный вариант организации развоза местного груза, имеющий наименьшие затраты приведенных вагоно-часов в каждые рабочие сутки по сравнению с планом формирования местных поездов, рассчитанным , по

19 Г; _

среднесуточным вагонопотокам. Суммарная годовая экономия вагоно-часов

В^ЗббДЬ, (16)

где АЬ - среднесуточная экономия приведенных вагоно-часов, связанная с корректировкой оптимального плана формирования местных поездов.

С учетом допустимой ошибки оценки рекомендуется определять среднюю экономию приведенных вагоно-часов от оперативной корректировки плана формирования местных поездов по четырем точкам, расположенным попарно симметрично и по обе стороны от математического ожидания (средних расчетных величин вагонопотоков) на расстоянии СТ и 2ст

АЬ =[(Вс^+Вм+Вс+28+Вс.25)-(Во+8+Вс,.$+Во+25+ВО.20] / 4, (17)

где ВС+8,ВС.5 - затраты приведенных вагоно-часов по основному варианту плана формирования местных поездов при отклонении суммарного суточного вагонопотока от среднего значения в обе стороны на величину в;

В^.Вс.2, - затраты приведенных вагоно-часов по основному варианту плана формирования местных поездов при отклонении суммарного суточного вагонопотока от среднего значения в обе стороны на величину 28;

В0+8+В0_5 - затраты приведенных вагоно-часов по скорректированному (оптимальному) плану формирования местных поездов при отклонении суммарного суточного вагонопотока от среднего значения в обе стороны на величину в;

В„+25+Во-25 " затраты приведенных вагоно-часов по скорректированному (оптимальному) плану формирования местных поездов при

БЛОК-СХЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ РАЗВОЗОМ МЕСТНОГО ГРУЗА

С

НАЧАЛО

]__I

Главное меню

Ввод условий Ввод новой схемы участка

с клавиатуры из файла

Ввод условий с клавиатуры Ввод указанного пользователем файла с условиями

1

Формирование массивов данных для расчета таблшш №1.

¡Таблица №1

Сохранение результатов в файле табл.Ка1

Формирование массивов данных для расчета таблицы №2 по результатам таблицы №1.

Подпрограмма ввода новой схемы участка с клавиатуры,

Схема участка

Рис.2

отклонении суммарного суточного вагонопотока от среднего значения в обе стороны на величину Результаты расчетов показали, что определяющим фактором является величина отклонения суммарного вагонопотока от его среднесуточного значения. Возможные же сочетания отдельных струй оказывают незначительное влияш1е на величину средней экономии приведенных вагоно-часов ДЬ.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Снижение объемов перевозочной работы на сети железных дорог России привело к изменению соотношения поездов разных категорий. За последние пять лет количество транзитных разборочных поездов возросло на 10% и составило половину общего поездопотока, а доля местных поездов в общем поездопотоке увеличилась на 12%. Одновременно повысилась дробность местного поездопотока. На 14% и на 18% увеличилась соответственно доля сборных и групповых передаточных поездов. Высвобождение производственных мощностей не привело к повышению качества перевозочного процесса. По-прежнему более 70% времени оборота грузовые вагоны находятся в железнодорожных узлах в качестве местных.

2. На протяжении последних десятилетий ученые-эксплуатационники уделяли большое внимание проблеме организации местной работы. Однако, эти исследования не носят комплексного характера. Кроме того, недостаточно изучена проблема оперативного управления местными вагонопотоками. С учетом отмеченных замечаний в диссертационной работе определены задачи исследования, поставлена его цель, дана характеристика методов исследования. В качестве объекта исследования рассматривается железнодорожный узел с ближними и дальними подходами. Основной целью исследования является разработка системы оперативного управления местными вагонопотоками для их ускоренного продвижения по железнодорожным участкам с наименьшими эксплуатационными издержками.

3. Оценку эффективности вариантов плана формирования местных поездов целесообразно производить по приведенным вагоно-часам, которые включают в себя как собственно затраты вагоно-часов, так и затраты локомотиво-часов маневровой и поездной работы, приводимые к вагоно-часам через соответствующие коэффициенты. Учет затрат приведенных вагоно-часов осуществляется от момента накопления вагонов на составы местных поездов и до возвращения этих вагонов на техническую станцию. Выбор оптимального плана формирования местных поездов производится методом последовательного выделения из общей ступенчатой диаграммы вагонопотоков самых выгодных струй (струй, дающих наибольшую экономию приведенных вагоно-часов по сравнению с вариантом формирования сборных поездов). Одновременно, с выделением струй в самостоятельные назначения устанавливается категория поездов (сборный, вывозной, передаточный), а также количество и назначение групп вагонов в их составах.

4. Разработаны методики расчета плана формирования местных поездов для участков с одной и с двумя техническими станциями. Во всех случаях на первом этапе расчет производится отдельно для каждой технической станции. Они позволяют вносить в процесс расчета оптимального плана формирования местных поездов дополнительные условия и ограничения, связанные со спецификой функционирования рассматриваемого направления (участка), необходимостью передачи порожнего вагонопотока между погрузочно-выгрузочными станциями участка, ограничениями по числу сортировочных путей, выделяемых на технической станции для накопления местных вагонов и др.

5. В условиях, когда большая часть грузовых пунктов имеет некруглосуточный режим работы на'технических станциях целесообразно иметь двухвариантный план формирования сборных, вывозных и передаточных поездов. Основной вариант плана рассчитывается по среднесуточным вагонопотокам без учета режима работы грузовых пунктов. Второй вариант предусматривает только организацию развоза местного груза,

следующего в .адрес грузовых пунктов, имеющих круглосуточный режим работы. Организация работы по двухвариантному плану формирования позволяет увеличить среднее число. вагонов в составах местных поездов, сократить общее количество последних и уменьшить издержки, связанные с маневровыми операциями, производимыми с местными вагонами на промежуточных станциях. Предложена методика, позволяющая устанавливать моменты перехода технической станции и участка к работе по тому или иному варианту плана формирования местных поездов.

б. Оперативное управление' развозом местного груза основывается на автоматизации решения задачи расчета оптимального плана. формирования сборных, вывозных и передаточных поездов. Настоящая задача относится к классу задач АСОУП и решается ежесуточно в двух вариантах плана формирования: основном и дополнительном, реализуемым в ночное время. Информационное обеспечение задачи включает условно-постоянную и оперативно-учетную информации. К условно-постоянной относится информация о расходных ставках, связанных с вагоно-часом и локомотиво-часом маневровой и поездной работы, режимах работы грузовых фронтов, технических нормах времени на выполнение операций с поездами и вагонами на станциях и др. Оперативно-учетная информация включает сведения о расчетных вагонопотоках. Она может быть подготовлена в форме специальной таблицы или получена из других задач автоматизированной системы оперативного управления перевозками: УПВ, ОКПВ, ППГ, СЛЕЖ. Экономическая эффективность оперативного управления развозом местного груза выражается в экономии вагоно- и локомотиво-часов, связанных с ежесуточной корректировкой плана формирования сборных, вывозных и передаточных поездов.

Практическая реализация результатов выполненного исследования позволяет сократить время нахождения местных вагонов в узлах и на железнодорожных участках и организовать их переработку с наименьшими эксплуатационными затратами.

; , . 24

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Васильев И.С. Важные слагаемые устойчивой работы. "Железнодорожный транспорт ",1996, .Na 7, с. 10-17.

2. Абрамов A.A., Васильев И.С. Аналитическая взаимосвязь основных параметров поездо- и вагонопогоков. В сб. "Современные проблемы совершенствования работы железнодорожного транспорта". М.: РГОТУПС, 1997, с. 4-7.

3. Васильев И.С. Принципы оперативного управления развозом местного груза в железнодорожных узлах. В сб. "Современные проблемы совершенствования работы железнодорожного транспорта" .М.: РГОТУПС, 1997, с. 45-49.

4. Абрамов A.A., Васильев И.С. Эффективность двухвариантного плана формирования местных поездов, В сб. " Актуальные проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта". М., РГОТУПС, 1998, с.5-7.

ОПЕРАТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ РАЗВОЗОМ МЕСТНОГО ГРУЗА В ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ УЗЛАХ

05.22.08 - Эксплуатация железнодорожного транспорта (включая системы сигнализации, централизации и блокировки)

Сдано в набор 05.05.98г. Заказ Подписано к печати 05.05 ,98г. Объем 1,5 п.л. Тип. зак. 351 Формат бумаги 60 х 90 1/16 Тираж 100 экз.

Типография РГОТУПС. 125808, Москва, ГСП-47, Часовая ул., 22/2

МПС РФ

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

На правах рукописи УДК.656.21

ВАСИЛЬЕВ ИВАН СТЕПАНОВИЧ

ОПЕРАТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ РАЗВОЗОМ МЕСТНОГО ГРУЗА В ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ УЗЛАХ

Специальность 05.22.08 Эксплуатация железнодорожного транспорта (включая системы сигнализации, централизации и блокировки)

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени

кандидата технических наук

кандидат технических наук, доцент

Абрамов А.А.

Научный руководитель -

МОСКВА -1998

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.................................................................:....................... 5

1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ТЕХНОЛОГИЙ В ОБЛАСТИ ОРГАНИЗАЦИИ МЕСТНЫХ ВАГОНОПОТОКОВ.......................................................................... 9

1.1. Характеристика местной работы в железнодорожных

узлах............................................................................................................................................................................................9

1.2. Развитие теории и практики организации местных вагонопотоков............................................................................................................................................................17

1.3. Характеристика и взаимосвязь основных параметров местных поездо- и вагонопотоков............................................................................................................................28

1.4. Постановка задачи, цель, объект и методы исследования................37

1.5. Выводы по 1 главе....................................................................................................................................................40

2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПЛАНА ФОРМИРОВАНИЯ МЕСТНЫХ ПОЕЗДОВ НА УЧАСТКАХ С ОДНОЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ СТАНЦИЕЙ....................................................................... 42

2.1. Основные положения и исходные данные к расчету................... 42

2.2. Определение поэлементных затрат вагоно- и локомотиво-

часов............................................................................................... 48

2.3. Последовательность расчета плана формирования местных поездов........................................................................................... 51

2.4. Особенности расчета плана формирования при наличии дополнительных условий и ограничений.................................... 63

2.5. Выводы по 2 главе......................................................................... 66

3. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПЛАНА ФОРМИРОВАНИЯ МЕСТНЫХ ПОЕЗДОВ НА УЧАСТКАХ С ДВУМЯ ТЕХНИЧЕСКИМИ СТАНЦИЯМИ..................................................................................... 68

3.1. Основные положения и исходные данные к расчету................... 68

3.2. Определение поэлементных затрат вагоно- и локомотиво-

часов............................................................................................... 72

3.3. Особенности расчета плана формирования местных поездов

на участках с двумя техническими станциями........................... 74

3.4. Расчет плана формирования местных поездов совмещенным способом........................................................................................ 78

3.5. Выводы по 3 главе......................................................................... 85

4.ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ДВУХВАРИАНТНОГО ПЛАНА ФОРМИРОВАНИЯ МЕСТНЫХ ПОЕЗДОВ...................................................................... 87

4.1 .Технико-экономическая целесообразность двухвариантного

плана формирования местных поездов....................................... 87

4.2.Нормирование технологических операций на технической станции........................................................................................... 94

4.3. Нормирование технологических операций на промежуточных станциях......................................................................................... 104

4.4. Влияние двухвариантного плана формирования местных

поездов на функционирование сортировочного парка.......... 109

4.5. Выводы по 4 главе.......................................................................... 114

5. УПРАВЛЕНИЕ РАЗВОЗОМ МЕСТНОГО ГРУЗА В ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ УЗЛАХ....................................................... 116

5.1 .Структура и взаимосвязь органов управления местной

работой в железнодорожном узле................................................ 116

5.2.Информационное обеспечение оперативного управления развозом местного груза............................................................... 118

5.3.Разработка алгоритма и программы расчета оптимального

плана формирования местных поездов........................................ 122

5.4,Оценка эффективности оперативного управлениям развозом

местного груза................................................................................ 126

5.5.Выводы по 5 главе.......................................................................... 134

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.......................................^........................................... 136

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ...................... 140

ПРИЛОЖЕНИЕ.Программа расчета оптимального плана формирования сборных, вывозных и передаточных поездов, и его оперативной корректировки..............................*....................... 153

ВВЕДЕНИЕ

Железнодорожный транспорт в Российской федерации имеет исключительно важное значение в жизнеобеспечении многоотраслевой экономики и реализации социально значимых услуг по перевозке пассажиров. На его долю приходится более 75% грузооборота и 40% пассажирооборота, выполняемого транспортом общего пользования / 74 /.

Следуя эволюционным методам развития, основывающимся, на сочетании единых технологических принципов управления и повышении экономической эффективности деятельности предприятий, а также действуя на принципах социального партнерства, защиты интересов труженников и укреплении социальной стабильности в трудовых коллективах, железнодорожный транспорт России последовательно продвигается по пути реформ, гарантированно решая транспортные задачи государства.

В соответствии с "Основными направлениями развития и социально-экономической политики железнодорожного транспорта на период до 2005 года" главной задачей совершенствования управления перевозочным процессом является переход к ориентированному на удовлетворение требований пользователей качеству транспортного обслуживания при достижении наиболее экономичных результатов всех составляющих технологического процесса.

В частности требуются существенные изменения в подходах к плану формирования поездов, в техническом нормировании, календарном планировании, работе станций. Необходимо обеспечить адаптацию плана формирования поездов к возросшей динамичности транспортных связей.

В свою очередь, создание ресурсосберегающих технологий железнодорожного транспорта неразрывно связано с высоким уровнем функционирования его отдельных подсистем: участков, узлов, станций и т.д. Несмотря на разнородность функций этих подсистем все их определяет ряд требований, направленных на повышение качества перевозочного

процесса. Эти требования проявляются в виде системы количественных и качественных показателей, приоритетность которых также претерпела изменение при переходе железнодорожного транспорта к функционированию в режиме рыночной экономики.

В новых условиях хозяйствования вся работа железных дорог в части грузовых перевозок направлена на ускорение доставки грузов от отправителей к получателям с их минимальными потерями и с наименьшими расходами на перевозки.

Укрупненно перевозочный процесс можно разделить на перемещение грузовой массы в транзитных вагонах и в местных. Схематично процесс перевозки выглядит следующим образом. Погруженные вагоны перемещаются со станции погрузки на ближайшую техническую станцию в сборных, вывозных или передаточных поездах, где впоследствии включаются в составы транзитных грузовых поездов.

Далее грузовые вагоны следуют в сквозных грузовых транзитных поездах до технической станции, формирующей сборные, вывозные и передаточные поезда, работающие на развозе местного груза до станций выгрузки.

Таким образом, за один рейс грузовые вагоны по меньшей мере дважды выступают в качестве местных и один раз перемещаются как транзитные.

Несмотря на то, что путь, проходимый грузовым вагоном в качестве транзитного, в несколько раз превышает расстояние его перемещения в сборных, вывозных или передаточных поездах, доля времени оборота вагона, приходящегося на его пребывание в качестве местного, составляет более 70%. А при перемещении вагонов между крупными железнодорожными узлами она доходит до 80-85%. Такое положение объясняется сравнительно низкой участковой скоростью передвижения местных вагонов в железнодорожных узлах, многочисленными их переработками ^ процессе перемещения от технических станций до грузовых фронтов, наличием больших межоперационных простоев и др.

Все это приводит к снижению качества перевозочного процесса и его удорожанию.

Неудовлетворительное положение, сложившееся в части переработки местного вагонопотока в железнодорожных узлах, вызвано многочисленными факторами в числе которых: необоснованный приоритет в переработке транзитного вагонопотока по отношению к местному, отсутствие специализированных технических и технологических линий для переработки местных вагонопотоков недостаточное количество и качество исследований, направленных на повышение эффективности переработки местных вагонопотоков в железнодорожных узлах и др.

Большая часть существующих исследований посвящена оптимизации процессов работы с местными вагонами на железнодорожных станциях и игнорирует такой важный элемент технологии, как организацию развоза местного груза. Следует также заметить, что существующие рекомендации по совершенствованию процессов переработки местных вагонопотоков в своей основе ориентированы на постоянный прирост объемов перевозочной работы.

В условиях рыночной экономики, характеризующейся наличием подъемов и спадов в добывающих отраслях и промышленном производстве, существующие технологии являются далекими от оптимальных и не могут быть оперативно видоизменены ввиду ошибочных изначальных предпосылок при их разработке.

При отсутствии ярко выраженных тенденций изменения процессов функционирования железнодорожного транспорта возростает роль оперативного управления производственными элементами на базе АСУ. А это, в свою очередь, предопределило интенсивное развитие в последнее время автоматизированных рабочих мест (АРМ) управленческого персонала разного уровня.

К сожалению разрабатываемые на железнодорожном транспорте автоматизированные системы управления более относятся к типу информационно-справочных АСУ. Это связано с отсутствием

специального (технологического) программно-математического обеспечения, позволяющего решать оптимизационные задачи оперативного управления производственными процессами. Таким образом, в новых условиях хозяйствования встают проблемы разработки гибких технологий, ориентированных на изменяющиеся объемы работы при наличии недостаточного или избыточного технического оснащения и путевого развития подсистем железнодорожного транспорта. Одной из таких проблем является создание комплексной системы управления местными вагонопотоками в железнодорожных узлах.

1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ТЕХНОЛОГИЙ В ОБЛАСТИ ОРГАНИЗАЦИИ МЕСТНЫХ ВАГОНОПОТОКОВ

1.1. Характеристика местной работы в железнодорожных узлах

Понятие "местная работа" соотносится к объекту, для которого оно формулируется и неразрывно связано с термином "местные вагоны". Во всех случаях вагоны являются местными, когда начально-конечные операции с ними выполняются внутри объекта. В теории управления перевозочным процессом встречаются термины: местная работа дороги, отделения дороги, станции и железнодорожного узла. И если первые три объекта имеют четко определенные границы, позволяющие однозначно определить категорию вагонов, то понятие "местная работа узла" имеет относительный характер.

В различных источниках приводятся определения железнодорожного и транспортного узлов. Однако в них отсутствуют рекомендации по установлению конкретных границ узла. Встречаются также понятия "входная" и "выходная" станции узла "ближние" и "дальние" подходы к узлу и т.п. На практике в каждом конкретном случае границы узла устанавливаются исходя из местных условий и других факторов. Однако с технологической точки зрения понятие "местная работа узла" можно рассматривать в контексте с организацией вагонопотоков. Так местные вагоны могут передаваться в местных поездах, к которым согласно Инструктивным указаниям /41/ относятся сборные, вывозные, передаточные поезда. Здесь же приведены определения поездов данных категорий, которые уточнены в исследованиях /15/.

Таким образом, с точки зрения перемещения вагонопотоков можно согласиться с отнесением вагонов к категории местных, ели они перемещаются в сборных, вывозных передаточных поездах. Последние как правило формируются на узловых технических (сортировочных и

участковых) станциях. Помимо местных технические станции формируют участковые и транзитные поезда. При этом, рассматривая период подхода поездов к станции, транзитные поезда классифицируются на транзитные поезда с переработкой и проходящие техническую станцию без переработки.

С учетом приведенной классификации на рис.1.1 показана динамика изменения по годам доли грузовых поездов различных. категорий, переработанных на технических станциях железных дорог России. Как видно из диаграммы, начиная с 1992 года происходит неуклонное сокращение доли транзитных поездов, проходящих технические станции без переформирования при одновременном росте перерабатываемых транзитных вагонопотоков.

За пять лет с 18% до 30% увеличилась доля местных поездов в общем поездопотоке. Отчасти это увеличение произошло за счет снижения процента участкового поездопотока. Данная тенденция объясняется тем, что технические станции в целях уменьшения простоя местных вагонов перестают формировать из участкового вагонопотока одноименные поезда и включают его в сборные поезда для пополнения их составов.

Аналогичная тенденция в распределении процентного соотношения между поездами различных категорий наблюдается на Юго-Восточной Железной дороге (рис. 1.2).

На дороге доля местных поездов превышает их среднесетевой процент и составляет более 1/3 от общего поездопотока.

Снижение объемов перевозочной работы на сети железных дорог привело к изменению структуры местного поездопотока (рис. 1.3) . С 51% до 19% снизилось доля одногруппных поездов. При этом рост доли многогруппных передаточных поездов опережает аналогичное увеличение доли сборных поездов.

Данное положение объясняется сохранением большой дробности местных вагонопотоков при одновременном существенном снижении их размеров. В этих условиях выделение отдельных струй вагонопотоков в

ДИНАМИКА ИЗМЕНЕНИЯ ДОЛИ ГРУЗОВЫХ ПОЕЗДОВ РАЗЛИЧНЫХ КАТЕГОРИЙ, ПЕРЕРАБОТАННЫХ НА ТЕХНИЧЕСКИХ СТАНЦИЯХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ РОССИИ

1992 1994 1996

ГОДЫ

Условные обозначения:

1 - транзитные поезда, проходящие технические станции без переработки;

2 - транзитные поезда, поступающие в расформирование;

3 - участковые поезда;

4 - сборные, вывозные и передаточные поезда.

РисЛЛ

ДИНАМИКА ИЗМЕНЕНИЯ ДОЛИ ГРУЗОВЫХ ПОЕЗДОВ РАЗЛИЧНЫХ КАТЕГОРИЙ, ПЕРЕРАБОТАННЫХ НА ТЕХНИЧЕСКИХ СТАНЦИЯХ ЮГО-ВОСТОЧНОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ

1992 1994 1996

ГОДЫ

Условные обозначения:

1 - транзитные поезда, проходящие технические станции без переработки;

2 - транзитные поезда, поступающие в расформирование;

3 - участковые поезда;

4 - сборные, вывозные и передаточные поезда.

ДИНАМИКА ИЗМЕНЕНИЯ ДОЛИ МЕСТНЫХ ПОЕЗДОВ РАЗЛИЧНЫХ КАТЕГОРИЙ НА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГАХ

РОССИИ

60/

50 40 30 20 10 0

Условные обозначения:

1 - сборные поезда;

2 - вывозные поезда;

3 - передаточные одногруппные поезда;

4 - передаточные групповые поезда.

самостоятельные назначения становится неэффективным из-за замедлений в их продвижении. В то же время сокращение числа вагонов в составах одногруппных вывозных и передаточных поездов приводит к увеличению затрат, связанных с их передвижением по участкам.

Аналогичная динамика изменения структуры местных вагонопотоков наблюдается и на Юго-Восточной железной дороге (рис. 1.4) . И хотя доля одногруппных составов на ней составляет 27% (на 8% больше, чем в среднем по сети железных дорог России) , тенденция увеличения процентного содержания групповых составов сохраняется.

Переход к формированию групповых составов является объективной необходимостью в условиях снижения мощности отдельных струй вагонопотоков и уменьшения объемов перевозочной работы в целом. Однако при этом возрастают эксплуатационные расходы, связанные с переработкой вагонов на станциях, организацией маневровой работы и др. В большинстве случаев изменение плана формирования местных поездов (внесение соответствующих изменений является прерогативой начальника дороги) носит необоснованный характер и не подтверждается какими-либо экономическими расчетами. Уменьшение простоя вагонов на станциях формирования .составов сборных, вывозных и передаточных поездов неадекватно увеличению времени их нахождения на станциях погрузки-выгрузки.

На рис. 1.5 показан график изменения времени нахождения местных вагонов в железнодорожных узлах России и Юго-Восточной дороги.

Как видно из графика, время нахождения местных вагонов в узлах практически не меняется с уменьшением объемов перевозок. За это время существенно сократилась загрузка отдельных