автореферат диссертации по транспорту, 05.22.08, диссертация на тему:Организация сетевых вагонопотоков в одногруппные поезда в условиях структурной реформы на железнодорожном транспорте России

На правах рукописи

ПАНИН ВИТАЛИИ ВЛАДИМИРОВИЧ

ОРГАНИЗАЦИЯ СЕТЕВЫХ ВАГОНОПОТОКОВ В ОДНОГРУППНЫЕ ПОЕЗДА В УСЛОВИЯХ СТРУКТУРНОЙ РЕФОРМЫ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ РОССИИ

05.22.08 - Управление процессами перевозок

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2004

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет путей сообщения Министерства путей сообщения Российской Федерации»

(МИИТ)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Батурин Александр Павлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

СОТНИКОВ Евгений Александрович

кандидат технических наук РЫБАКОВА Татьяна Ивановна

Ведущая организация: Институт технико-экономических

изысканий и проектирования железнодорожного транспорта - филиал ОАО «Российские железные дороги»

Защита состоится « ■/ » C^tlSpS 2004 г. в ^ часов на заседании диссертационного совета Д 218.005.07 в Московском государственном университете путей сообщения (МИИТ) по адресу: 127994, Москва, ул. Образцова, д. 15, ауд. /¿!~<?У

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан «_» _ 2004 г.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью, просим направлять по адресу совета университета.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 218.005.07 доктор технических наук, профессор

В.И. Шелухин

2005-4

i "i/ii ^ 3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Проводимые реформы на железнодорожном транспорте поставили ряд задач перед отраслью. Одной из важнейших проблем является снижение себестоимости перевозок, в которой система рациональной организации вагонопотоков занимает ключевую позицию. Система организации вагонопотоков как на сетевом, так и на дорожных уровнях относится к числу важнейших технологических задач, от правильного решения которой зависит не только загрузка технических станций и участков сети, но и время доставки груза, что принципиально важно для работы сети железных дорог в современных рыночных условиях. Указанные требования подтверждают актуальность предложений по развитию системы расчета сетевого плана формирования одногруппных поездов, разработанных в настоящей диссертации.

Теоретическим базисом исследования послужили труды докторов технических наук A.A. Аветикяна, В.М. Акулиничева, Е.В. Архангельского, А.П. Батурина, К.А. Бернгарда, А.Ф. Бородина, И.И. Васильева, C.B. Дуваля-на, Н.Д. Иловайского, В.И. Ковалева, П.А. Козлова, В.А. Кудрявцева, JI.B. Одинцова, А.Т. Осьминина, Е.А. Сотникова, Е.М. Тишкина, Л.П. Тулупова, А.К. Угрюмова, В.Г. Шубко, доктора экономических наук В.А. Персианова, кандидатов технических наук В.К. Буяновой, В.И. Васильева, Ф.С. Гоманко-ва, Г.А. Кутуковой, А В. Кутыркина, Д.Ю. Левина, А.Ю. Папахова, А.И. Попова, Б. дел Рио, С.Г. Стопичева, В.Г. Саенко и других исследователей.

Цель и задачи исследования. Целью настоящего диссертационного исследования является реализация новой методики по рациональной организации сетевых вагонопотоков в поезда по критерию денежных затрат. Исследование включает в себя следующие задачи: методика построения расчетной модели железнодорожной сети, включая принципы отбора станций для расчета сетевого плана формирования поездов и генерации множества допустимых назначений поездов;

методика определения расчетных вагонопотоков на базе информационных хранилищ отправочной и поездной динамических моделей;

принципы настройки алгоритма расчета сетевого плана формирования поездов на модель железнодорожной сети;

технология автоматизированной разработки сетевого плана формирования поездов в интерактивном режиме, объединяющая компьютерные расчеты с опытом и интуицией технолога.

Методика исследования. Теоретической и методологической основой выполненной работы послужили работы ведущих российских и зарубежных ученых в области управления транспортными потоками. Использовались разделы управления потоками на сети, теории вероятностей, математической статистики, моделирования сложных систем, а также методы технико-экономического обоснования рациональных параметров системы.

РСС. НАЦИОНАЛЬНА» I

библиотека

о»

Научная новизна. В диссертационном исследовании новым результатом являются научно-методические решения, обеспечившие построение системы сетевого расчета плана формирования грузовых поездов, которая предусматривает:

раздельный учет эксплуатационных расходов и технологического времени с отказом от понятия «приведенные вагоно-часы»;

оценку использования емкости путевого развития и перерабатывающих мощностей станций во взаимодействии;

совместный выбор направления следования вагонопотоков по сети и станции их переработок.

Практическая ценность. Результаты сетевых расчетов показали возможность снижения затрат, связанных с нахождением вагонов на технических станциях, их переработкой и продвижением по участкам, за счет концентрации работы на более мощных и экономически эффективных объектах инфраструктуры, увеличения транзитности и ускорения продвижения вагонных струй.

Реализация работы. Полученные результаты использованы в утвержденной ЦЦ МПС России проектно-технологической документации на комплексы задач автоматизированных расчетов сетевого плана формирования поездов в составе Автоматизированной системы организации вагонопотоков (головной разработчик - ВНИИАС). В рамках указанной системы создано программное обеспечение и выполнены расчеты сетевого плана формирования поездов.

Апробация. Основные положения диссертации были доложены и получили одобрение на международной научно-практической конференции «Транссибирская магистраль на рубеже XX - XXI веков: Пути повышения эффективности использования перевозочного потенциала» (МИИТ, г. Москва, апрель 2003 г.), восьмой международной научно-практической конференции «Информационные технологии на железнодорожном транспорте» (Санкт-Петербург, октябрь 2003 г.), всероссийской научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта» (УрГУПС, г. Екатеринбург, октябрь 2003 г.), заседании кафедры «Управление эксплуатационной работой» МИИТа (июнь 2004 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 печатные работы.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы (112 наименований), приложения. Основной текст - 132 страницы, включая 31 рисунок на 30 страницах и 6 таблиц на 7 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение посвящено обоснованию актуальности выбранной темы и постановке основных вопросов исследования.

В первой главе проанализировано развитие отечественной и зарубежной теории и практики расчета плана формирования одногруппных грузовых поездов.

К настоящему времени разработано достаточно большое количество методов решения задачи по выбору рационального варианта плана формирования одногруппных поездов. Однако известные методики не учитывают следующие основные факторы, которые могут в значительной степени повлиять на полученный вариант плана формирования одногруппных поездов. Во-первых, затраты, связанные с переработкой вагонопотоков на технических станциях, принимаются не зависящими от объема переработки вагоно-потока на технических станциях. Во-вторых, предполагается известным маршрут следования вагонопотока от станции зарождения (погрузки) до станции погашения (выгрузки). В-третьих, практически не учитываются важнейшие технические ограничения, которые необходимо принимать во внимание в расчетах: перерабатывающая способность сортировочных горок; пропускная способность парков приема, отправления (транзитных парков); количество путей в сортировочных парках, которое может быть выделено для накопления сквозных одногруппных назначений; пропускная способность участков.

Система сетевого расчета плана формирования должна предусматривать:

раздельный учет эксплуатационных расходов и технологического времени с отказом от понятия «приведенные вагоно-часы»;

оценку использования емкости путевого развития и перерабатывающих мощностей станций во взаимодействии;

совместный выбор направления следования вагонопотоков по сети и станции их переработок.

Разработка вагонопотоков для расчета плана формирования поездов должна базироваться на данных отправочных, поездных и вагонных моделей, сконцентрированных в информационных хранилищах. Технико-экономические нормативы должны определяться для каждой станции и каждого участка по их детальным характеристикам, которые содержатся в паспортных базах данных. При этом для каждого значения перерабатываемого вагонопотока нужно определять расходы при оптимальном режиме переработки составов, прежде всего - при оптимальном числе локомотивов на горке и вытяжках формирования и оптимальном распределении между ними работы по окончанию формирования поездов.

В качестве исходной теоретической базы исследования принята модель расчета сетевого плана формирования одногруппных поездов с одновременным выбором направлений следования вагонопотоков. Смысловое со-

держание задачи заключается в том, чтобы на множестве возможных назначений сквозных одногруппных поездов, имеющих не однозначные маршруты следования на сети, найти такое прикрепление вагонопотоков, чтобы суммарные затраты на накопление, переработку, транзитный пропуск и перемещение по сети поездов в выделившихся назначениях были минимальными при выполнении заданных ограничений. Для практической реализации этой теоретической модели необходимо провести экспериментальные исследования и решить ряд взаимоувязанных методических вопросов.

На основе проведенного анализа сформулированы цель, структура и задачи диссертационного исследования (рис. 1).

Для достижения поставленной цели в настоящей диссертации необходимо выполнить методические проработки, обеспечивающие решение следующих задач:

Ь) определить расчетную транспортную сеть, на которой будет производиться расчет плана формирования поездов;

2) создать базу данных, содержащую информацию о технических средствах на сети (количество путей в парках приема, в сортировочных парках станций, перерабатывающая способность горок, пропускная способность транзитных и парков отправления, пропускная способность участков и т.п.) и затратах, связанных с обработкой вагонопотоков на станциях (в парках приема, сортировочных, отправления, транзитных, при формировании поездов и т.п.) и пропуском их по участкам;

3) создать базу данных с исходными вагонопотоками, для расчета плана формирования;

4) разработать методику проведения и осуществить постановку серии вычислительных экспериментов, в результате которых выявить правила настройки теоретической модели для сети железных дорог, включающими в себя: правила работы с ограничениями и последовательность прокладывания вагонопотоков;

5) разработать интерактивную технологию расчетов для обеспечения выполнения неформапизуемых требований, которые предъявляет пользователь при расчете плана формирования.

Вторая глава посвящена методике построения расчетной модели железнодорожной сети для рациональной организации одногруппных грузовых поездов.

Станции, включенные в расчет сетевого плана формирования, распределены на три категории.

К первой категории (76 станций) относятся сетевые сортировочные станции из действующего плана формирования поездов на сети железных дорог ОАО «РЖД» на 2004/2005 гг. Кроме того, в расчетную сеть включены сортировочные станции, не внесенные в действующий сетевой план формирования поездов, но которые перерабатывают сетевые вагонопотоки и связаны с сетевыми сортировочными станциями назначениями сквозных поездов.

Ко второй категории (15 станций) относятся портовые, погранич-

СТРУКТУРА ИССЛЕДОВАНИЯ

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАСЧЕТА СЕТЕВОГО ГШАНА ФОРМИРОВАНИЯ ПОЕЗДОВ

Автоматизированная система разработки сетевого плана формирования поездов я порвдка направления вагонопогоков

Рис. 1. Структура исследования

ные и другие крупные грузовые станции с большим прибывающим немар-шрутизированным вагонопотоком, прежде всего получающие сквозные назначения с сетевых сортировочных станций и формирующие сквозные на-

значения на сетевые сортировочные станции. Такие грузовые станции необходимо учитывать, во-первых, для правильного учета загрузки сетевых станций и, во-вторых, для правильной оценки назначений поездов до грузовых станций, в которые может выделиться вагонопоток с сетевых сортировочных станций.

К третьей категории (19 станций) относятся технические станции государств-участников СНГ, Латвии, Литвы и Эстонии, которые связаны сквозными назначениями с российскими станциями из действующего плана формирования. Критерии отбора таких станций аналогичные, как и при выборе крупных грузовых российских станций.

В рамках данного исследования также целесообразно выделить группу сетевых сортировочных станций, наиболее перспективных для концентрации переработки вагонопотоков и формирования дальних назначений сквозных .поездов. В такое ядро сетевых сортировочных станций следует включать станции, удовлетворяющие условиям:

Р < Р*

■^уд пер — уд пер'

к > к*

■мшх — л шах»

N >

1'тах — ^ тах»

где Еул пср - удельные расходы на один транзитный вагон с переработкой, руб./ваг; к,„ах - максимальное число формируемых назначений на станции; !Ч1ШХ - перерабатывающая способность сортировочной горки, вагонов/сут; Е*уя пер, к*тах, N",1,^ - заданные пороговые значения соответственно удельных расходов на один транзитный вагон с переработкой, максимального количества формируемых назначений и перерабатывающей способности горки.

По условиям (1 - 3) в ядро сетевых сортировочных станций включено 18 сортировочных систем. Выделение таких станций в увязке с сетью допустимых поездных назначений позволяет повысить транзитность вагонопотоков и уменьшить расходы на сортировочную работу.

В разрабатываемой системе нужно обеспечить расчет загрузки и показателей работы всех элементов железнодорожной сети. При накладке ва-гонокорреспонденций от каждой станции отправления вагонов определяется маршрут следования по плану формирования до каждой станции назначения, идентифицируются назначения поездов и станции переработки на маршруте следования.

В свою очередь для каждого назначения поездов строится последовательность участков работы локомотивных бригад (УРЛБ), по которым следует поезд этого назначения, идентифицируются станции, проходимые поездами транзитом без переработки.

Поэтому для расчета сетевого плана формирования разработан комплекс взаимоувязанных сетевых моделей: 1) транспортной сети с перегонами и раздельными пунктами по кодам ЕСР; 2) сети участков работы локомотивных бригад (УРЛБ) и технических станций; 3) сети назначений плана

(1) (2) (3)

формирования поездов, в которых продвигаются транзитные потоки груженых и порожних вагонов. Сформулированы правила формирования сети участков работы локомотивных бригад между станциями, выделенными для расчета сетевого плана формирования поездов.

По каждой системе сортировочных станций разработаны расчетные нормативы в виде зависимостей: 1) технически допустимых размеров переработки на горке (на вытяжных путях безгорочной станции) NT от количества назначений формируемых поездов к; 2) расчетного времени нахождения на станции (в сортировочной системе) транзитного вагона с переработкой tnep (за вычетом простоя под накоплением, который учитывается отдельно), без переработки trp и их разности tnep - trp от числа расформировываемых составов пр; 3) удельных эксплуатационных расходов, зависящих от распределения сортировочной работы и приходящихся на один проследующий станцию (сортировочную систему) транзитный вагон с переработкой Епер (за вычетом затрат на накопление, которые учитываются отдельно), без переработки Етр и их разности Епер - Е^ от числа расформировываемых составов пр.

На рис. 2 в качестве примера представлены расчетные нормативы по станции Лянгасово Горьковской железной дороги.

Графики зависимости технически допустимых размеров переработки NT от количества назначений формируемых поездов к ограничивают область, в пределах которой станция (сортировочная система) обеспечивает беспрепятственный прием поездов.

Графики зависимостей

NT = f(k) (4)

построены для двух вариантов исходных данных:

1) NT (фа1ГТ) - при количестве маневровых локомотивов на горках и на вытяжках формирования, работающих на станциях по состоянию на сентябрь 2002 г.;

2) NT(,mx) - при количестве маневровых локомотивов на горках и на вытяжках формирования, максимально возможном при действующем путевом развитии станций и сортировочных систем.

Пути и устройства, закрытые для выполнения операций с транзитным и перерабатываемым вагонопотоком, при расчете зависимостей NT = f (к) учитываются, но их мощности в расчет не принимаются.

После проведения расчетов технико-экономических нормативов работы станций сети РЖД проведен анализ полученных результатов. Из распределения сортировочных систем по числу формируемых назначений (рис. 3) следует, что в среднем каждая сортировочная система, включенная в действующий сетевой план формирования, накапливает поезда 11,6 назначе-

Лянгасово

Допустимое число назначений и размеры переработки

18 19 20 21 22 23

Число назначений формируемых поездов к

Нормативы времени

2,» 2.» 2,9 2,9 3,0 зл з,1 2,9 3,1 2,9 ^^ 2,9 3л 3,2 2,9 М

2,0 2,0 2,0 2,0 2Л 24 2,1 19 2Д 2,0 2Л 2,1 23 ^2^

1,0 1,0 1,0 1,0 1.0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

- 1тр

-

- 1яер"1тр

0 $ 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 <0 «5 70 75 «0 Число перерабатываемых составов в сутки

120,0

Нормативы удельных расходов

96 а »М100-3

22,1 22,1 22,1 22,1 22,1 22,1 22,1 22,1 22,1 22,1 22,1 22,1 22,1 22,1 22,1

04)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 «0 «5 70 75 80 Число перерабатываемых составов в сутки

Рис.2. Расчетные нормативы плана формирования (на примере станции Лянгасово)

Чисто назначений *♦* Фжптшасе чисто шмнений^" Максима;^

Рис. 3. Распределение сортировочных систем по числу назначений формируемых поездов

ний. При этом максимальное допустимое число формируемых назначений в среднем по указанным станциям составляет 16,8. Суммарный запас мощности этих станций по формируемым поездам составляет 466 назначений.

Получены также распределения сортировочных систем по максимально допустимой переработке, из которых следует, что при фактическом количестве маневровых локомотивов в среднем по сети каждая сортировочная система может максимально перерабатывать 2708,9 вагонов/сут, а при максимальном количестве маневровых локомотивов - 2995,9 вагонов/сут. При фактическом количестве формируемых назначений допустимая переработка несколько меньше: для фактического числа маневровых локомотивов -в среднем 2615,9 вагонов/сут; для максимального числа маневровых локомотивов - в среднем 2894,7 вагонов/сут.

В теоретической модели, реализации которой посвящена данная диссертация, результат решения сильно зависит от того, как сконструирована сеть допустимых назначений поездов. Таким образом, процесс оптимизации в значительной мере переносится на этап построения допустимой сети назна-

чений. Построение сети назначений (задача её конструирования) должна обеспечивать выполнение следующих условий:

с одной стороны, сеть допустимых назначений должна быть такой, чтобы не пропустить эффективное решение (для этого допустимых назначений должно быть как можно больше);

с другой стороны, она должна быть достаточно компактной, с тем, чтобы можно было сосчитать план формирования поездов за приемлемое время.

В ходе исследования выполнены экспериментальные расчеты, и их обобщение позволило сформулировать следующие эвристические правила конструирования сети допустимых назначений:

1) в сеть допустимых поездных назначений необходимо включить все сквозные назначения между станциями, выделенными для расчета, из действующего плана формирования и планов формирования за последние пять лет;

2) необходимо добавить назначения поездов для связи между соседними станциями на расчетной сети в обоих направлениях;

3) необходимо добавить назначения поездов для создания их парности между сетевыми сортировочными станциями (ввести назначения «обратно» при наличии назначений «туда»);

4) необходимо ввести допустимые назначения для элементов агрегированной шахматки вагонопотоков, которые оказались более величины состава (ш=60 ваг);

5) необходимо добавить назначения с маршрутами следования, параллельными уже существующим назначениям;

6) необходимо ввести назначения, обеспечивающие следование вагонопотоков без «заездов» на станции переработки со значительным возвратным пробегом на участках;

7) «ядро» наиболее производительных и экономичных сортировочных станций должно быть связано всеми возможными сквозными назначениями.

Последнее правило имеет особое значение. Подход к распределению сортировочной работы в отечественной эксплуатационной школе ~ это оптимизация плана формирования по сбережениям вагоно-часов в зависимости от структуры и мощности исходных вагонопотоков. Западноевропейский подход (Германия, Польша и др.) - в зависимости от структуры сети станций, выполняющих сортировочную работу. Преимущества западноевропейского подхода - более высокая устойчивость принятого варианта к колебаниям вагонопотоков и более высокая надежность выполнения сроков доставки.

Идея предварительного составления расчетной сети допустимых назначений позволяет обеспечить синтез и взаимно усилить преимущества отечественного и западноевропейского подходов. Предлагается одновременно идти от структуры сети и структуры вагонопотоков. Выделяют группу станций, у которых мощность должна быть не ниже заданных параметров, а

расходы не выше заданных параметров, и эти станции связывают назначениями между собой. Из таких станций в расчетной сети выходит больше назначений. Поэтому в ходе прокладки корреспонденции струи будут «притягиваться» в переработку на такие станции. А это обеспечит концентрацию сортировочной работы и, следовательно, рост транзитное™ за счет концентрации, а не за счет увеличения простоя вагонов под накоплением.

Каждое назначение определяется станцией (сортировочной системой) формирования Бф, станцией (сортировочной системой) расформирования Бр и перечнем технических станций, проходимых без переработки, {5тр}. На начальном этапе расчета между двумя станциями формирования и расформирования может быть несколько назначений поездов, отличающихся маршрутами следования по сети УРЛБ. В рассчитанном плане формирования поездов путь следования назначения по сети УРЛБ должен быть единственным. В сети допустимых назначений на каждом назначении I (Бф, Эр, [8тр}) заданы: т/ - расчетный состав поезда назначения I, вагонов; с( - параметр накопления, составо-ч/сут; еоч, - дифференцированная оценка вагоно-часа назначения I, руб.; К/0611Ш1 - пороговая мощность назначений между соседними сетевыми станциями, по достижении которой они перестают быть условными и требуют выделения путей для накопления; Н(тш - минимальная мощность назначения, исходя из нормативов срока доставки грузов.

Каждое назначение сквозных и участковых одногруппных поездов, включаемое в план формирования, характеризуется минимальной допустимой мощностью и эксплуатационными расходами

Еназн = £„а„ + N (ХЕуч + ХЕгр +Епер), (5)

где Е„а|< - затраты на накопление составов данного назначения, руб./сут.; N - мощность назначения, вагонов/сут; ЕЕуч - сумма удельных (приходящихся на 1 вагон данного назначения) затрат на пропуск поездов по участкам, руб./вагон; £Етр - сумма удельных затрат на проследование транзитных поездов по техническим станциям, руб./вагон; Епер - удельные затраты на переработку составов на станции назначения, руб./вагон.

Расходы Е„ак для назначения постоянны, остальные составляющие расходов в формуле (5) изменяются после каждого шага расчета плана формирования (прокладки каждой очередной струи вагонопотока) в зависимости от загрузки станций и участков на маршруте следования данного назначения.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям системы автоматизированных расчетов сетевого плана формирования одногруппных грузовых поездов.

Основными источниками получения информации для разработки шахматки расчетных вагонопотоков являются: информационное хранилище отправочной модели, ведущееся на основе интегрированной обработки дорожной ведомости (ИОДВ), в котором содержатся данные по общим вагоно-

потокам; информационное хранилище поездной модели, позволяющее выделить данные о порожних и груженых маршрутах.

Задача получения шахматки расчетных вагонопотоков решается в два этапа (рис. 4): на первом этапе - агрегация до станций, включенных в план формирования всех железных дорог России (около 1500 станций), на втором этапе - до 109 станций, включенных в расчет сетевого плана формирования поездов.

Разработаны функциональные принципы построения программных средств автоматизированного расчета сетевого плана формирования грузовых поездов, согласно которым необходимо иметь две основных подсистемы.

1. Подсистема оценки и анализа вариантов порядка направления вагонопотоков и плана формирования поездов на основе данных о груженых и порожних вагонопотоках (далее - подсистема оценки вариантов).

2. Подсистема совместной оптимизации выбора направления следования вагонопотоков и станций переработки с учетом веса грузовых поездов (далее - подсистема оптимизации).

Подсистема оценки вариантов предназначена для решения следующих задач: 1) прикрепление груженых и порожних вагонопотоков к назначениям плана формирования поездов, расчет мощности поездных назначений, загрузки станций и участков железнодорожной сети; 2) расчет натуральных и стоимостных показателей вариантов плана формирования грузовых поездов: действующего; с изменениями, предлагаемыми пользователем; рассчитанного подсистемой оптимизации; принятого к реализации на предстоящий плановый период; 3) сопоставление и анализ натуральных и стоимостных показателей вариантов плана формирования грузовых поездов; 4) проверка выполнения ограничений по техническому развитию железнодорожной сети и допустимому времени доставки грузов для анализируемых вариантов плана формирования грузовых поездов.

Для оценки рассматриваемого варианта организации вагонопотоков определяются загрузки всех элементов сети для заданной шахматки вагонопотоков и плана формирования поездов. Для вычисленных загрузок рассчитываются функции удельных затрат по элементам сети и определяются стоимости проследования вагонопотоков по сети. Сумма этих затрат является оценкой данного варианта плана формирования.

Подсистема оптимизации предназначена для решения следующих задач: 1) выбор направления следования и станций переработки корреспонденции вагонопотоков, обеспечивающий снижение суммарных эксплуатационных расходов, связанных с накоплением и переработкой транзитных вагонов на технических станциях, с продвижением поездов по участкам и с операциями на станциях смены поездных локомотивов и локомотивных бригад; 2) учет выполнения ограничений по техническому развитию железнодорожной сети и допустимому времени доставки грузов в процессе распределения

Вагонопотоки между всеми станциями, открытыми для грузовых операций

1

Первый этап Прикрепление вагонопотоков к назначениям поездов

Маршруты

прямые до

станций

выгрузки

□

^з) по плану формирования

до станций расформирования (в распыление)

У

--V-

Нераспределяечые вагонопотоки (учитываются тотько в загрузке участков и транзитных парков)

У

распредефемые вагонопотоки (учитывается в загру*е станций и участиф по I варианта^ ПФ)

включенные в маршруты по регулировочным заданиям на технических станциях

порожние в регулировку

включенные в маршруты по регулировочным заданиям щ станциях выгрузки

-V-

Нераспределяемые вагонопотоки (учитываются только в загрузке участков и транзитных парков)

Второй этап Вагонопотоки между всеми станциями, включенными в расчет сетевого ГМ>

нераспределяемые вагонопотоки (местные)

распределяемые вагонопотоки (между рассматриваемыми станциями)

Рис. 4. Общая схема процесса разработки расчетных вагонопотоков

корреспонденции вагонопотоков.

В подсистеме оптимизации реализована следующая последовательность расчетов. На первом шаге прокладываются участковые потоки, которые определяют начальную загрузку станций и участков.

Далее осуществляется проверка выполнения достаточного условия для всех сквозных назначений; удовлетворяющие достаточному условию назначения включаются в план, для соответствующих им потоков определяются пути следования по УРЛБ и пересчитываются величины загрузок и затрат.

Остальные вагонопотоки упорядочиваются (способом, рассмотренным ниже) и далее рассматриваются в следующей последовательности.

Для каждого вагонопотока рассматривается сеть допустимых назначений. Каждому назначению, как включенному в план, так и потенциальному, соответствует дуга этой сети, имеющая оценку, равную стоимости проследования единицы данного вагонопотока в данном назначении с учетом штрафов за нарушения ограничений. На этой сети определяется оптимальный путь следования данного вагонопотока как по назначениям плана формирования, так и по сети УРЛБ. Для этого строится дерево путей минимальной стоимости. Все потенциальные назначения, по которым прошел оптимальный путь рассматриваемого вагонопотока, включаются в план формирования.

Затем пересчитываются загрузки станций и участков и зависящие от них величины удельных затрат на пропуск единицы потока по ребрам сети УРЛБ и сети назначений.

Если потенциальное сквозное назначение со станции I на станцию I включается в план,"а вагонопоток со станции I на станцию 1 ранее уже был проложен по другим назначениям, то производится переключение этого вагонопотока в назначение 1-1. При этом пересчитываются величины загрузок и затрат для старого пути при удалении величины потока, а затем для пути по введенному сквозному назначению при добавлении данного вагонопотока.

Результатом прокладки всех вагонопотоков является множество выбранных сквозных назначений плана формирования с прикрепленными к ним вагонопотоками и маршрутами следования как по назначениям, так и по сети УРЛБ.

Учет ограничений в процессе накладки вагонопотоков на сеть может выполняться двумя способами: 1) перед прокладкой очередной вагонной струи исключать из сети допустимых назначений те звенья, для которых исчерпан резерв мощности и ограничения перестали выполняться; 2) введение штрафных функций в затраты на ребрах, на которых исчерпан резерв мощности; такие функции должны способствовать отклонению вагонопотоков от перегруженных элементов транспортной сети, но при подсчете затрат на рассчитанный план формирования их значения не должны учитываться.

Первый способ может привести к нарушению связности графа назначений и неразрешимости задачи. Кроме того, он предъявляет повышенные требования к точности исходных данных. С другой стороны, при таком способе ограничения для элементов транспортной сети будут выполняться жестко.

Второй способ учета ограничений гарантирует, что решение будет получено, в том числе и в условиях приближенной информации о вагонопо-

I

17

токах и технических возможностях элементов сети. С другой стороны, возможны случаи, когда в условиях значительного перегруза транспортной сети поток направится по минимальному значению штрафных функций, не взирая на эксплуатационные расходы.

' С учетом сказанного в данной работе применяется второй способ

учета ограничений.

Перед пропуском очередного вагонопотока необходимо проверять выполнение ограничений для каждого элемента сетевого графа назначений. Затем производится расчет затрат, и для тех элементов, у которых ограничения не выполняются, затраты будут увеличиваться в соответствии с штраф-

I ной функцией.

В расчетах необходимо применять гибкую систему штрафов, то есть допускать возможность нарушения некоторых из них (например, незначительная перегрузка горки, парка приема, участков) и, наоборот, строгое соблюдение ограничений (по числу формируемых назначений). После каждого расчета целесообразно менять штрафные коэффициенты и производить новый расчет, выбирая их оптимальное соотношение для достижения минимальных затрат в сочетании с максимальной выполнимостью ограничений.

При проведении экспериментальных исследований рассматривались ограничения по перерабатывающей способности парков приема, сортировочных горок, парков отправления, по числу формируемых назначений и по пропускной способности участков. Была задана штрафная функция для каждого элемента графа с учетом штрафных коэффициентов по каждому виду ограничений. В ходе проведения расчетов изменяли коэффициенты, тем самым изменяя саму штрафную функцию. Таким образом, в ходе исследования было рассмотрено свыше 140 вариантов соотношений штрафных коэффициентов.

Штрафные функции на ребрах сети назначений вычисляются по следующим формулам. При нарушении ограничений по допустимым размерам переработки, допустимому числу транзитных поездов по технической станции, по размерам движения грузовых поездов на участке

4

к

Ф = (Л,,/2Х,) 100 И; (6)

* 1 = 1

при нарушении ограничений по допустимому числу назначений формируемых поездов

к

ср = 50000 (А,/ЕЛ,), (7)

I = I

где - штрафной коэффициент для нарушения ¡-го вида ограничения, 1 = 1,...,к; N - вагонопоток, при прокладке которого будет нарушено ограничение ¿-го вида, вагонов/сут.

При этом сумма штрафов на всём маршруте следования вагонопо-тока не должна превышать заданного большого числа, обеспечивающего работоспособность алгоритма Левита для поиска пути минимальной стоимости на сети.

В результате исследований выявлены рекомендуемые сочетания штрафных коэффициентов для достижения минимальных затрат и минимальных нарушений ограничений, которые приведены в таблице.

^■пп ^тор ^наэ ^•по ХуЧ

1 1 5 3 1

2 2 5 3-5 1

3 3 5 4-5 1

4 4 5 5 1

Таким образом, задача решается без ограничений в явном виде, а настройка ограничений в виде штрафов является одним из основных элементов представляемой диссертации.

После завершения расчета сетевого плана формирования поездов необходимо произвести анализ значений полученных штрафных функций и выявить среди них наибольшие, которые укажут на наиболее перегруженные элементы сети. Если при анализе выявится, что, несмотря на перегрузку эле-мента.вагонопоток все равно к нему притягивается, то это будет указывать на то, что вложение средств в развитие именно рассматриваемого элемента даст наибольшую отдачу.

На результаты расчета влияет способ упорядочения вагонопотоков: по величине вагонопотока, вагоно-километрам пробега, по дальности следования вагонопотоков. Экспериментальные расчеты показали, что наилучшие результаты достигаются при наложении на сеть назначений вагонопотоков в порядке убывания их мощности.

Четвертая глава посвящена разработке технологии автоматизированного расчета сетевого плана формирования поездов.

Представлены результаты расчетов сетевого плана формирования при различных исходных условиях и ограничениях. Результаты подтверждают эффективность одновременного выбора направлений пропуска вагонопотоков и станций их переработки, что позволяет рационально использовать мощности станций и участков в комплексе. В сравнении с действующим вариантом в оптимальном варианте, учитывающем все ограничения, в той или -иной степени снижены затраты по всем элементам - переработка на станциях

£Е„ер, транзитный пропуск по станциям £Етр, накопление на станциях ЕЕиак, пропуск поездов по участкам ХЕуч. Это было бы невозможно при расчете плана формирования на жестко заданных маршрутах следования вагонопото-ков.

Рассмотренные результаты расчетов сетевого плана формирования поездов по новой методике показали принципиальную возможность снижения затрат, связанных с нахождением вагонов на технических станциях, их переработкой и продвижением по участкам, на 5-7% (что составляет 3,5 - 4 млрд. руб./год) за счет концентрации работы на более мощных и экономически эффективных объектах инфраструктуры, увеличения транзитности и ускорения продвижения вагонных струй.

Разработка плана формирования поездов представляет собой многоконтурный интерактивный процесс, в котором участвуют различные эксперты на разных стадиях и уровнях принятия решений (рис. 5).

В блоке «Исходные параметры» генерируется информация об исходных вагонопотоках, станциях и участках, участвующих в расчете плана формирования, а также действующий план формирования грузовых поездов. Информация из блока «Исходные параметры» передается в блок «Управление расчетом плана», в котором инженер по плану формирования в режиме диалога с ЭВМ анализирует исходную информацию и результаты расчетов. Затем предлагаются экспертные изменения в действующий план формирования грузовых поездов, которые передаются в блок «Подсистема оценки вариантов», либо запускается оптимизационный расчет (блок «Подсистема оптимизации»), В этом блоке вырабатывается новый вариант плана формирования грузовых поездов, который также передается в блок «Подсистема оценки вариантов».

В указанном блоке производится технологическая и экономическая оценка варианта плана формирования грузовых поездов, предлагаемого пользователем или «Подсистемой оптимизации». В технологической оценке проверяется соответствие предлагаемого варианта действующим ограничениям на станциях и участках. При обнаружении их несоблюдения возможна интерактивная корректировка технологии работы по станциям и по участкам, а также организации местных вагонопотоков в узлах и на направлениях.

Необходимо заметить, что при изменении направления следования вагонопотока может возникать необходимость в комплексном изменении в интерактивном режиме технологии работы группы станций и участков.

В частности, при превышении допустимого числа назначений и размеров переработки по станциям (если ДО < 0 и Дк < 0) во избежание задержек поездов на подходах необходимо принять одно из следующих решений: разработать и реализовать меры по улучшению использования пропускной и перерабатывающей способности станционных технологических линий, сортировочных и сортировочно-отправочных путей, перестроить технологию работы участков либо выполнить корректировку плана формирования поездов с целью приведения его в соответствие с эксплуатационными возможно-

варианты не соответствуют ограничениям

откорректированные нормативы и ограничения

интерактивная корректировка

технологии местной работы

интерактивная корректировка технологии по станциям

интерактивная корректировка технологии по участкам

Рис. 5. Взаимодействие подсистем^ оценки вариантов с другими подсистемами и задачами в ходе разработки порядка направления вагонопотоков и плана формирования поездов

стями сети. При этом откорректированные нормативы и ограничения снова поступают в «Подсистему оптимизации» и «Подсистему оценки вариантов», где производится новый расчет. При соответствии действующим ограничениям рассчитанный вариант предлагается в блок «Управление расчетом плана». В этом блоке производится сравнение действующего плана формирования с предлагаемым вариантом, и в случае, если предлагаемый вариант лучше, выбирается новый.

Пусть Е! - затраты по варианту плана формирования грузовых поездов, полученному на предыдущем этапе расчета. В ходе очередного расчета был получен новый вариант плана формирования поездов. Для его реализации необходимо изменить специализации парков и технологию работы некоторых станций, а также некоторых участков. Это повлечет за собой допол-

нительные затраты ДЕ,. Таким образом затраты по следующему варианту плана формирования грузовых поездов составят Е1+! * + ДЕ,. Последующий вариант будет выгоднее предыдущего в том случае, если будет соблюдаться следующее неравенство:

(Е|+1* + ДЕ,) - Е,* < 0. (8)

Расчеты необходимо выполнять до тех пор, пока не будет соблюдаться следующее неравенство:

|(ЕН1* + АЕ1)-Е1,|>Е, (9)

где е - некоторая заданная величина, руб.

После выбора лучшего варианта данные передаются в блок «Оформление и утверждение результатов», в котором все предлагаемые изменения вносятся в действующий план формирования.

Общий смысл представленной схемы (см. рис. 5) сводится к тому, что технолог вносит корректировки и принимает решение по внедрению предлагаемых вариантов плана формирования грузовых поездов. Однако информационная технология позволяет ему работать не в диапазоне изменения всех возможных вариантов, а в диапазоне изменения целевой функции, который значительно меньше. В области значений функции он концентрирует свое внимание в зоне тех значений, которые его интересуют, не обращая внимания на различные второстепенные моменты. Это позволяет выделить группу эффективных вариантов и работать с ними, обеспечивая действенную поддержку принятия решений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В настоящем исследовании выполнен комплекс экспериментальных работ и реализованы научно-методические принципы рациональной организации сетевых вагонопотоков в поезда по критерию денежных затрат.

2. Система сетевого расчета плана формирования предусматривает:

раздельный учет эксплуатационных расходов и технологического

времени с отказом от понятия «приведенные вагоно-часы»;

оценку использования емкости путевого развития и перерабатывающих мощностей станций во взаимодействии;

совместный выбор направления следования вагонопотоков по сети и станции их переработок.

3. В качестве исходной теоретической базы исследования принята модель расчета сетевого плана формирования одногруппных поездов с одновременным выбором направлений следования вагонопотоков. Смысловое содержание задачи заключается в том, чтобы на множестве возможных назначений сквозных одногруппных поездов, имеющих не-однозначные маршруты

следования на сети, найти такое прикрепление вагонопотоков, чтобы суммарные затраты на накопление, переработку, транзитный пропуск и перемещение по сети поездов в выделившихся назначениях были минимальными при выполнении заданных ограничений.

4. Станции, включенные в расчет сетевого плана формирования, распределены на три категории: сетевые сортировочные, крупные грузовые станции России и технические станции стран ближнего зарубежья. Сформулированы условия выделения группы «ядра» сетевых сортировочных станций, наиболее перспективных для концентрации переработки вагонопотоков и формирования дальних назначений сквозных поездов.

5. В теоретической модели, реализации которой посвящена данная диссертация, результат решения сильно зависит от того, как сконструирована сеть допустимых назначений поездов. Таким образом, процесс оптимизации в значительной мере переносится на этап построения этой допустимой сети назначений. В ходе исследования выполнены экспериментальные расчеты и сформулированы эвристические правила конструирования сети допустимых назначений.

6. «Ядро» наиболее производительных и экономичных сортировочных станций связано всеми возможными сквозными назначениями. В ходе прокладки корреспонденции струи «притягиваются» в переработку на такие станции. А это обеспечивает концентрацию сортировочной работы и, следовательно, рост транзитное™ за счет концентрации, а не за счет увеличения простоя вагонов под накоплением.

7. Разработка вагонопотоков для расчета плана формирования поездов базируется на данных отправочных, поездных и вагонных моделей, сконцентрированных в информационных хранилищах. Технико-экономические нормативы определяются для каждой станции и каждого участка по их детальным характеристикам, которые содержатся в паспортных базах данных. При этом для каждого значения перерабатываемого вагонопо-тока определяются расходы при оптимальном режиме переработки составов, прежде всего - при оптимальном числе локомотивов на горке и вытяжках формирования и оптимальном распределении между ними работы по окончанию формирования поездов.

8. Учет ограничений в процессе накладки вагонопотоков на сеть выполняется способом введения штрафных функций в затраты на ребрах, на которых исчерпан резерв мощности. В результате серии экспериментальных расчетов выявлены рекомендуемые сочетания штрафных коэффициентов для достижения минимальных затрат и минимальных нарушений ограничений. Экспериментальные расчеты показали, что наилучшие результаты достигаются при наложении на сеть назначений вагонопотоков в порядке убывания их мощности.

9. Результаты расчетов сетевого плана формирования поездов по новой методике показали принципиальную возможность снижения затрат, связанных с нахождением вагонов на технических станциях, их переработкой

и продвижением по участкам, на 5-7% (что составляет 3,5 - 4 млрд. руб./год) за счет концентрации работы на более мощных и экономически эффективных объектах инфраструктуры, увеличения транзитное™ и ускорения продвижения вагонных струй. Результаты подтверждают эффективность одновременного выбора направлений пропуска вагонопотоков и станций их переработки.

10. Разработка плана формирования поездов представляет собой многоконтурный интерактивный процесс, в котором участвуют различные эксперты на разных стадиях и уровнях принятия решений. Разработанная автоматизированная технология позволяет объединить компьютерные расчеты с опытом и интуицией технолога.

11. Таким образом, в диссертации изложены научно обоснованные технологические разработки, обеспечивающие решение важных прикладных задач управления перевозочным процессом.

12. Результаты исследования не исчерпывают проблемы совершенствования системы организации вагонопотоков на сети железных дорог. Перспективными направлениями развития системы автоматизированных расчетов по организации вагонопотоков на сетевом уровне являются: обоснование рациональной периодичности расчета сетевого плана формирования поездов; создание системы оперативной корректировки плана формирования грузовых поездов на сетевом уровне; разработка методики и программных средств для комплексного расчета плана формирования, объединяющего все категории поездных назначений.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Харитонов A.B., Панин В.В. Управление вагонопотоками на направлении Мариинск - Юрты / Транссибирская магистраль на рубеже XX -XXI веков: Пути повышения эффективности использования перевозочного потенциала / Международная научно-практическая конференция, МИИТ, Москва, 2003, с. II-51-II-53.

2. Батурин А.П., Панин В.В. Развитие системы расчета сетевого плана формирования одногруппных поездов / Восьмая международная научно-практическая конференция «Информационные технологии на железнодорожном транспорте» / Тезисы докладов, Санкт-Петербург, 2003, с. 44-45.

3. Панин В.В. Совершенствование технологии разработки сетевого плана формирования грузовых поездов / Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта / Всероссийская научно-техническая конференция, октябрь 2003 г., УрГУПС, Екатеринбург, 2003, с. 46-54.

4. Батурин А.П., Панин В.В. Развитие системы расчета сетевого плана формирования одногруппных поездов. Труды РГОТУПС, Москва, 2004, с. 116-123.

»19 4 30

РНБ Русский фонд

2005:4 12612

Панин Виталий Владимирович

Организация сетевых вагонопотоков в одногруппные поезда в условиях структурной реформы на железнодорожном транспорте России

АВТОРЕФЕРАТ Специальность 05.22.08 - Управление процессами перевозок

Подписано в печать 19.10 2004 Формат 60x84 Бумага офсетная № 1

Печ л. 1,25 Тираж 80 экз. Зак № 664-,

127994, Москва, ул. Образцова, 15 Типография МИИТа

Введение

1. Постановка проблемы рациональной организации сетевых вагонопотоков в современных условиях

1.1. Развитие теории и практики расчета плана формирования одногруппных поездов

1.2. Расчетные вагонопотоки и технико-экономические нормативы сетевого плана формирования одногруппных поездов

1.3. Расчет сетевого плана формирования одногруппных поездов с одновременным выбором направлений следования вагонопотоков

1.3.1. Исходные требования

1.3.2. Расчетная сеть железных дорог

1.3.3. Расчетная сеть назначений

1.3.4. Математическая постановка задачи выбора рационального варианта сетевого плана формирования одногруппных поездов

1.4. Цель, структура и задачи исследования 38 Выводы по главе 1 42 2. Методика построения расчетной модели железнодорожной сети для рациональной организации одногруппных грузовых поездов

2.1. Принципы отбора станций для расчета сетевого плана формирования поездов

2.2. Расчетная модель железнодорожной сети участков и технических станций

2.3. Расчетные технико-экономические нормативы по станциям, выделенным для расчета плана формирования поездов

2.4. Расчетные технико-экономические нормативы по участкам 78 ^ 2.5. Принципы генерации расчетной сети допустимых назначений одногруппных поездов

Выводы по главе

3. Экспериментальное исследование системы автоматизированных расчетов сетевого плана формирования одногруппных грузовых поездов

Щ 3.1. Разработка расчетных вагонопотоков

3.2. Функциональные принципы построения программных средств

3.3. Настройка (уточнение) алгоритма решения. Порядок работы со штрафными функциями и накладки вагонопотоков на сеть назначений

Выводы по главе

4. Технология автоматизированной разработки сетевого плана формирования поездов

4.1. Сетевые расчеты, их результаты и эффективность

4.2. Основные принципы технологии автоматизированной разработки сетевого плана формирования

4.3. Пути развития системы 126 ^ Выводы по главе

Устойчивая работа железнодорожного транспорта и экономика нашей страны тесно взаимосвязаны. Вместе с этим проводимые реформы на железнодорожном транспорте поставили ряд задач перед отраслью. Одной из важнейших проблем является снижение себестоимости перевозок, в которой система рациональной организации вагонопотоков занимает ключевую позицию.

Система организации вагонопотоков как на сетевом, так и на дорожных уровнях относится к числу важнейших технологических задач, от правильного решения которой зависит не только загрузка технических станций и участков сети, но и время доставки груза, что принципиально важно для работы сети железных дорог в современных рыночных условиях. Рациональная система организации вагонопотоков относится к числу проблем, теоретическому исследованию которой за последние шестьдесят лет посвящено значительное число работ. Однако до настоящего времени отсутствует методика и ее реализация на ЭВМ, позволяющая на сетевом уровне решать эту задачу комплексно, ускоряя продвижение вагонопотоков и улучшая показатели использования как технических станций, так и участков в их взаимодействии.

Указанные требования положены в основу предложений по развитию системы расчета сетевого плана формирования одногруппных поездов, разработанных в настоящей диссертации. Теоретическим базисом исследования послужили труды докторов технических наук А.А. Аветикяна, В.М. Аку-линичева, Е.В. Архангельского, А.П. Батурина, К.А. Бернгарда, А.Ф. Бородина, И.И. Васильева, С.В. Дуваляна, Н.Д. Иловайского, В.И. Ковалева, П.А. Козлова, В.А. Кудрявцева, J1.B. Одинцова, А.Т. Осьминина, Е.А. Сотникова, Е.М. Тишкина, Л.П. Тулупова, А.К. Угрюмова, В.Г. Шубко, доктора экономических наук В.А. Персианова, кандидатов технических наук В.К. Буяновой, В.И. Васильева, Ф.С. Гоманкова, Г.А. Кутуковой, А.В. Кутыркина, Д.Ю. Левина, А.Ю. Папахова, А.И. Попова, Б. дел Рио, С.Г. Стопичева, В.Г. Саен-ко и других исследователей.

Целью настоящего диссертационного исследования является реализация новой методики по рациональной организации сетевых вагонопотоков в поезда по критерию денежных затрат.

На защиту выносятся следующие основные результаты исследования: методика построения расчетной модели железнодорожной сети, включая принципы отбора станций для расчета сетевого плана формирования поездов и генерации множества допустимых назначений поездов; методика определения расчетных вагонопотоков на базе информационных хранилищ отправочной и поездной динамических моделей; принципы настройки алгоритма расчета сетевого плана формирования поездов на модель железнодорожной сети; технология автоматизированной разработки сетевого плана формирования поездов в интерактивном режиме, объединяющая компьютерные расчеты с опытом и интуицией технолога.

Указанные результаты использованы Центром организации движения поездов ВНИИАС в разработке системы автоматизированных расчетов сетевого плана формирования поездов и порядка направления вагонопотоков. Технология расчетов утверждена ЦЦ МПС России. В рамках указанной системы выполнены расчеты сетевого плана формирования поездов. Результаты расчетов показали возможность снижения затрат, связанных с нахождением вагонов на технических станциях, их переработкой и продвижением по участкам, за счет концентрации работы на более мощных и экономически эффективных объектах инфраструктуры, увеличения транзитности и ускорения продвижения вагонных струй.

12. Результаты исследования не исчерпывают проблемы совершенствования системы организации вагонопотоков на сети железных дорог. Перспективными направлениями развития системы автоматизированных расчетов по организации вагонопотоков на сетевом уровне являются: обоснование рациональной периодичности расчета сетевого плана формирования поездов; создание системы оперативной корректировки плана формирования грузовых поездов на сетевом уровне; разработка методики и программных средств для комплексного расчета плана формирования, объединяющего все категории поездных назначений.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В настоящем исследовании выполнен комплекс эксперименталь-^ ных работ и реализованы научно методические принципы рациональной организации сетевых вагонопотоков в поезда по критерию денежных затрат.

2. Система сетевого расчета плана формирования должна предусматривать:

раздельный учет эксплуатационных расходов и технологического времени с отказом от понятия «приведенные вагоно-часы»; оценку использования емкости путевого развития и перерабатывающих мощностей станций во взаимодействии; совместный выбор направления следования вагонопотоков по сети и станции их переработок.

3. В качестве исходной теоретической базы исследования принята модель расчета сетевого плана формирования одногруппных поездов с одно

У временным выбором направлений следования вагонопотоков. Смысловое содержание задачи заключается в том, чтобы на множестве возможных назначений сквозных одногруппных поездов, имеющих не однозначные маршруты следования на сети, найти такое прикрепление вагонопотоков, чтобы суммарные затраты на накопление, переработку, транзитный пропуск и перемещение по сети поездов в выделившихся назначениях были минимальными при выполнении заданных ограничений.

4. Станции, включенные в расчет сетевого плана формирования, распределены на три категории: сетевые сортировочные, крупные грузовые станции России и технические станции стран ближнего зарубежья. Сформулированы условия выделения группы «ядра» сетевых сортировочных станций, наиболее перспективных для концентрации переработки вагонопотоков и формирования дальних назначений сквозных поездов.

5. В теоретической модели, реализации которой посвящена данная диссертация, результат решения сильно зависит от того, как сконструирована сеть допустимых назначений поездов. Таким образом, процесс оптимизации в значительной мере переносится на этап построения этой допустимой сети назначений. В ходе исследования выполнены экспериментальные расчеты и сформулированы эвристические правила конструирования сети допустимых назначений.

6. «Ядро» наиболее производительных и экономичных сортировочных станций должно быть связано всеми возможными сквозными назначениями. В ходе прокладки корреспонденций струи будут «притягиваться» в переработку на такие станции. А это обеспечит концентрацию сортировочной работы и, следовательно, рост транзитное™ за счет концентрации, а не за счет увеличения простоя вагонов под накоплением.

7. Разработка вагонопотоков для расчета плана формирования поездов должна базироваться на данных отправочных, поездных и вагонных моделей, сконцентрированных в информационных хранилищах. Технико-экономические нормативы должны определяться для каждой станции и каждого участка по их детальным характеристикам, которые содержатся в паспортных базах данных. При этом для каждого значения перерабатываемого вагонопотока нужно определять расходы при оптимальном режиме переработки составов, прежде всего - при оптимальном числе локомотивов на горке и вытяжках формирования и оптимальном распределении между ними работы по окончанию формирования поездов.

8. Учет ограничений в процессе накладки вагонопотоков на сеть должен выполняться способом введения штрафных функций в затраты на ребрах, на которых исчерпан резерв мощности. В результате серии экспериментальных расчетов выявлены рекомендуемые сочетания штрафных коэффициентов для достижения минимальных затрат и минимальных нарушений ограничений. Экспериментальные расчеты показали, что наилучшие результаты достигаются при наложении на сеть назначений вагонопотоков в порядке убывания их мощности.

9. Результаты расчетов сетевого плана формирования поездов по новой методике показали принципиальную возможность снижения затрат, связанных с нахождением вагонов на технических станциях, их переработкой и продвижением по участкам, на 5-7% (что составляет 3,5 - 4 млрд. руб./год) за счет концентрации работы на более мощных и экономически эффективных объектах инфраструктуры, увеличения транзитности и ускорения продвижения вагонных струй. Результаты подтверждают эффективность одновременного выбора направлений пропуска вагонопотоков и станций их переработки.

10. Разработка плана формирования поездов представляет собой многоконтурный интерактивный процесс, в котором участвуют различные эксперты на разных стадиях и уровнях принятия решений. Разработанная автоматизированная технология позволяет объединить компьютерные расчеты с опытом и интуицией технолога.

11. Таким образом, в диссертации изложены научно обоснованные технологические разработки, обеспечивающие решение важных прикладных задач управления перевозочным процессом.

1. Инструктивные указания по организации вагонопотоков на железных дорогах СССР. М.: Транспорт, 1984. - 256 с.

2. Совершенствование организации вагонопотоков на железных дорогах. Под ред. Е.А. Сотникова Тр. ЦНИИ Вып. 561 Москва «Транспорт», 1982г.

3. Петров А.П. План формирования поездов. М.: Трансжелдориздат, 1950. -483 с.

4. Васильев И.И. Графики и расчеты по организации железнодорожных перевозок. М.: Трансжелдориздат, 1941.-576 с.

5. Ларионов B.C. Новый метод разработки плана формирования поездов. -Ж.-д. трансп., 1947. № 10. - С. 64-73.

6. Угрюмов А.К. Совершенствование методов расчета плана формирования. Ж-д. трансп., 1953. - № 6. - С. 58 - 66.

7. Бернгард К.А. Техническая маршрутизация железнодорожных перевозок. М.: Трансжелдориздат, 1957. - 237 с.

8. Акулиничев В.М. Новый метод расчета плана формирования поездов. -Тр.МИИТ, 1959.-Вып. 113.-С. 76-102.

9. Стопичев С.Г., Хуан Куан Д.А. Применение автоматических вычислительных машин для расчета плана формирования поездов. Тр. ЛИИЖТ, 1960.-Вып. 170.-С. 109-139.

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

11. Одинцов Л.В. Организация движения на железнодорожном транспорте. -М.: ВЗИИТ, 1962.-152 с.

12. Попов А.И. Расчет плана формирования одногруппных и групповых поездов методом направленного перебора вариантов. Тр. МИИТ, 1966. -Вып. 229.-С. 5-68.

13. Тулупов JI.П. Расчет плана формирования поездов с помощью вспомогательных таблиц. Тр. МИИТ, 1953. - Вып. 79. - С. 150-165.

14. Михалевич B.C., Кукса А.И. Методы последовательной оптимизации в дискретных сетевых задачах оптимального распределения ресурсов. -М.: Наука, 1983. 208 с.

15. Шубко В.Г., Папахов А.Ю. Информационное обеспечение и методика расчета внутридорожного плана формирования одногруппных сквозных поездов. Вестник ВНИИЖТ, 1992. - № 2. - С. 15 - 17.

16. Сотников Е.А., Левин Д.Ю., Кутыркин А.В., Васильев В.И. Методика расчета организации вагонопотоков. Ж.-д. трансп., 1982 - №4. - С. 1317.

17. Аветикян А.А. Потенциал транзитное™ вагонопотоков. М.: Транспорт, 1981.-191 с.

18. Осьминин А.Т. Рациональная организация вагонопотоков на основе методов многокритериальной оптимизации: Автореф. дис.: . докт. техн. наук / Самар. ин-т. инж. ж. д. трансп.; Петербург, гос. ун-т путей со-общ.-СПб, 2000.-48 с.

19. Ковалев В.И. Организация вагонопотоков на сети железных дорог России в условиях реформирования отрасли (развитие теории расчета плана формирования поездов, экономико-математические модели). СПб.: Информационный центр «Выбор», 2002. - 144 с.

20. Кудрявцев В.А. Расчет плана формирования одногруппных технических маршрутов методом последовательного укрупнения струй вагонопотоков. СПб.: ПГУПС, 2003. - 36 с.

21. Дувалян С. В. Методы и алгоритмы решения задач планирования и учета на железнодорожном транспорте // Труды ЦНИИ МПС, 1969. Вып. 401 -256 с.

22. Дувалян С.В., Гарслян А.Е. Расчет плана формирования одногруппных поездов при переменных нормативах и ограничениях размеров переработки вагонов на станциях. Вестник ВНИИЖТ, 1988. - № 6. - С. 1-5.

23. Персианов В.А. Поездообразование: поиски оптимума // Ж. д. трансп. -1989. -№ 2. -с. 25-30.

24. Бородин А.Ф. Транспортное обслуживание и организация вагонопотоков // Вестник ВНИИЖТ. 1997. № 5. - с. 36-39.

25. Важный фактор повышения конкурентоспособности: О методе оценки организации вагонопотоков, разраб. Куйбышев, ж. д. / Кутумов В.М., Вишневский B.C., Осьминин А.Т., Садчикова В.А. // Ж.- д. трансп. 1998. -№ 11.-с. 7-10.

26. Ковалев В.И., Осьминин А.Т. Совершенствовать организацию и управление вагонопотоками // Ж. д. трансп. 2002. - № 6. - с. 29-33.

27. Организация вагонопотоков. Развитие теории расчета. Технические решения / Осьминин А.Т., Сологуб Н.К., Бураков В.А. и др. Самара, 1998. -216с.

28. Программный модуль расчета плана формирования поездов модифицированным методом совмещенных аналитических сопоставлений / Ось1. Тминин А.Т., Немцов Л.Б., Бессолицын А.С. // Ведомственные корпоративные сети системы (ВКСС Connect) -М.: 2001. с. 171-172.

29. Опытная эксплуатация автоматизированной системы расчета плана формирования поездов / Осьминин А.Т., Осьминина И.И., Дулецкий В.А., Жданова Т.В. // Ведомственные корпоративные сети системы (ВКСС Connect). М.: 2001. № 5. Спец. вып. - с. 155-156.

30. Организация вагонопотоков с элементами сервиса / Иловайский Н.Д., Рудых A.M., Левин С.Б., Каштанов Л.А., Вдовин А.Н. // Ж. д. трансп. Сер. Маркетинг и коммерч. деятельность :ЭИ/ЦНИИТЭИ МПС. 2000. Вып. 2. - с. 36-49.

31. Иловайский Н.Д., Рудых A.M., Каштанов Л.А. Организация вагонопотоков в условиях рынка // Вестник ВНИИЖТ. 1998. № 4. - с. 43-48.

32. Буянова В.К. Комплексный расчет плана формирования поездов и отправительской маршрутизации // Вестник ВНИИЖТ. 1992. № 5. - с.13.17.

33. Y 35. Буянова В.К. Классификация показателей в системе организациивагонопотоков // Вестн. ВНИИЖТ. 1988. № 2. - с. 1-5.

34. Буянова В.К. Организация вагонопотоков: взаимосвязь показателей // Ж. д. трансп. 1988. - № 5. - с. 25 - 27.

35. Буянова В.К., Шутова Н.И., Титова Н.И. Автоматизация расчета показателей плана формирования поездов // Вестн. ВНИИЖТ. 1993 № 6. - с.14.21.

36. Буянова В.К., Кочанова Г.В. Организация вагонопотоков: опыт и задачи

37. Ж. д. трансп. 1987. - №2. - с. 66 - 68.

38. Сметанин А.И. Организации вагонопотоков интенсивную технологию // Ж. - д. трансп. 1987. - № 5. - с. 17 - 20.

39. Куценко Н.Н., Елисеев С.Ю., Бородин А.Ф. Совершенствование организации вагонопотоков: Опыт Приволж. ж. д. // Ж. д. трансп. Сер. Орг. движения и пассажир, перевозки: ЭИ/ЦНИИТЭИ МПС. 1998. - Вып. 3. -с. 1-33.

40. Куценко Н.Н., Бородин А.Ф. Новое в организации вагонопотоков // Ж. -д. трансп. 1997. № 1. - с. 20-22.

41. Дежин А.А. Выбор варианта плана специализации одногруп. поездов // Ж. д. трансп. 1993. - № 2. - с. 12-13.

42. Ягодин В.Б. Автоматизированный расчет плана формирования поездов: В НТС МПС // Автоматика, телемеханика и связь. 1987. № 4. - с. 32.

43. Моделирование прикрепления вагонов к назначениям плана формирования поездов / Сотников Е.А., Лангер Ю.М., Пояркова М.А., Сурков М.Е. // Моделирование систем и процессов управления на транспорте: Вис. конф., М.: 1991.-с. 89-90.

44. Рубинов А.Р. Проблема устойчивости решений в задачах распределения транспортных потоков на сети железных дорог // Моделирование систем и процессов управления на транспорте: Тез. докл. всесоюз. конф., М.: 1991.-с. 24.

45. Тур В. К. Технологические аспекты решения задач оперативной корректировки направлений следования вагонопотоков // Вестник ВНИИЖТ, 1989. -№2.-С. 1-4.

46. Новая технология управления вагонопотоками / Елисеев С.Ю., Бородин А.Ф., Смирнов Д.В., Харитонов А.В., Фроловичева Г.А. // Ж. д. трансп. Сер. Орг. движения и пассажирские перевозки: ЭИ/ЦНИИТЭИ МПС. 1999. Вып. I.e. 1-21.

47. Тишкин Е.М., Бородин А.Ф. Управление вагонопотоками в системе ДИСПАРК // Вестник ВНИИЖТ. 1998. № 1. - с. 9-13.

48. Бородин А.Ф. Принципы нормирования технически рационального числа назначений формируемых поездов // Вестник ВНИИЖТ. 1987. № 1. - с. 7 - 11.

49. Буянова В.К., Бородин А.Ф. Параметр накопления составов для поездов повышенной транзитное™. В кн.: Совершенствование эксплуатационной работы железных дорог: Сб. науч. тр. - М.: Транспорт, 1985. - с. 3747.

50. Шаров В.А., Пояркова М.А., Сурков М.Е. Эксплуатационно технологические требования к организации вагонопотоков в условиях рыночной экономики // Технология перевозки грузов в условиях рыночной экономики: Сб. науч. тр. / ВНИИЖТ. М.: 1993. - с. 56-61.

51. Кочанова Г.В., Буянова В.К. Система организации вагонопотоков в условиях рынка: (Инструкт. указания по орг. вагонопотоков ИУОВ по ж. д. страны) // Ж. д. трансп. Сер. Путь и путевое хоз-во. 1992. - Вып. 4. - с. 1-28.

52. Елисеев С.Ю., Бородин А.Ф. Управление вагонопотоками в диспетчерском центре // Ж. д. трансп. 1999. -№11.-с51 -53.

53. Буянова В.К., Кондрахина Н.В., Пояркова М.А. Экспертная система на базе АРМ инженера по плану формирования поездов // Ж. д. трансп. Сер. Вычисл. техника и автоматизир. системы упр.: ЭИ/ЦНИИТЭИ МПС. 1993. - Вып. 1. — с. 1-18.

54. Бородин А.Ф. Управление вагонопотоками в современных условиях // Ж. д. трансп. 1996. - № 5. - с. 10-15.

55. Бородин А.Ф. Совершенствование организации вагонопотоков на полигонах с двусторонними сортировочными станциями // Вестн. ВНИИЖТ. 1990.-№2.-с. 1-4.

56. Бородин А.Ф. Автоматизированная система организации вагонопотоков: принципы построения и функционирования // Ведомственные корпоративные сети системы (ВКСС Connect). М., 2001. - № 5 Спец. вып. - с. 163-165.

57. Бородин А.Ф. Автоматизированная система организации вагонопотоков: принципы построения и функционирования // Автоматика, связь, информатика. 2002. № 6. - с. 24-28.

58. Архангельский Е.В. Нормативы расчета оптимального плана формирования одногруппных поездов из груженых вагонов // Вестн. ВНИИЖТ. 1999.-№2.-с. 13-18.

59. Герасимов А.Ю. Основные принципы методики разработки плана формирования ускоренных грузовых поездов // Вестн. ВНИИЖТ. 1995. № 1. — с. 8-12.

60. Буянова В.К., Кочанова Г.В. Отчетная форма (ДО-21) о направлении груженых вагонов кружностью // Ж. д. трансп. Сер. Орг. движения и пассажир, перевозки: ЭИ/ЦНИИТЭИ МПС. 1992. - Вып. 5.-е. 22-26.

61. Буянова В.К., Кочанова Г.В. Отчетная форма (ДО-17) о выполнении вагонопотоков по назначениям плана формирования поездов // Ж. д. трансп. Сер Орг. движения и пассажир, перевозки: ЭИ/ЦНИИТЭИ МПС. 1992.-Вып. 5.-с. 13-22.г

62. Буянова В.К., Кочанова Г.В. Отчетная форма (ДО-16) о груженых ваго-нопотоках по назначению // Ж. д. трансп. Сер. Орг. движения и пассажир. перевозки: ЭИ/ЦНИИТЭИ МПС. 1992. - Вып. 5. - с. 7-12.

63. Новые принципы направления вагонопотоков / Кочанова Г.В., Мандри-ков М.Е., Кожевников Ю.Н., Мачерет Д.А. // Ж. д. трансп. 1993. - № 7. -с. 2-5.

64. Мандриков М.Е., Кожевников Ю.Н., Мачерет Д.А. Экономический подход к управлению вагонопотоками // Ж. д. трансп. 1995. - № 4. - с. 6365.

65. Автоматизация расчета плана формирования одногруппных поездов / Ульяницкий Е.М., Скляров В.Н. // Тр. науч.-теорет. конф. проф. препо-дават. состава «Транспорт - 2001», апр. 2001. РГУПС МПС РФ. - Ростов -на-Дону, 2001.-с. 56.

66. Кучма В.Н. Оперативная генерация динамических методов оптимизации транспортных потоков. // Тез. докл. 37 науч. техн. конф. / ХабИИЖТ. Хабаровск, 1991. - с. 279-280.

67. Кучма В.Н. Динамические методы оптимизации планов формирования транспортных потоков // Тез. докл. 37 науч.- техн. конф. / ХабИИЖТ. Хабаровск, 1991. с. 214-215.

68. Кучма В.Н. Генератор методов оптимизации планов формирования транспортных ж. д. потоков // Элементы и системы автоматического управления на железнодорожном транспорте: Межвуз. сб. науч. тр. / ХабИИЖТ. Хабаровск, 1993. с. 61-65.

69. Кучма В.Н. Эффективность создания гибких методов расчета плана формирования транспортных ж.- д. потоков // Совершенствование экоУномической и финансовой работы железных дорог: Межвуз. сб. науч. тр. // ХабИИЖТ. Хабаровск, 1993. с. 40-46.

70. Кутыркин А.В. Регулярные модели и методы в системе организации вагонопотоков // Проблемы информатизации на ж. д. трансп. / ВНИИЖТ. М.: 1992.-с. 20-33.

71. Совершенствование методов расчета плана формирования поездов: Ав-тореф. дис. . канд. техн. наук: 05.22.08 / Иванков А.Н. М.: Б. и., 2002. -23 с.

72. Залогова О.И. Критерии расчета плана формирования групповых поездов // Современные проблемы совершенствования работы железнодорожного транспорта: Межвуз. сб. науч. работ / Рос. гос. откр. техн. ун-т. путей сообщ. М.: Изд-во РГОТУПС, 1999. с. 10-11.

73. Черткова С.А. Автоматизированная система организации вагонопотоков // Автоматика, телемеханика и связь. 1995. № 4. - с. 34-36.

74. Моделирование составления оптимального плана формирования поездов: Зарубеж. опыт. // Орг. перевозок. Автоматизир. системы упр. Трансп.: ЭИ/ВИНИТИ. 1986. № 3, реф. 24. - с. 16 - 17.

75. Расчет плана формирования поездов на ЭВМ: ГДР. // Орг. перев. Автоматизир. системы упр. трансп.: ЭИ/ВИНИТИ. 1986. № 38, реф. 308. - с. 5-7.

76. Николов Г., Тонев А., Ванчев д. Усъвършенствуването на плана за ком-позиране на товарните влакове важен фактор за повишаване ефектив-ността на железопътния транспорт // Железопътен транспорт. 1987. № 1. -с. 9-12.

77. Бородин А.Ф. Организация вагонопотоков на железных дорогах Польши // Ж. д. трансп. 1998. - № 1. - с. 74-77.

78. Липовец Н.В. Вопросы организации вагонопотоков // Зал1зни. трансп. Украши. 2001. № 1. - с. 15-16,71, 72.

79. Beisler L., Ketter J., Molle P. Rationalisierung bei der Zugbildung und Na-hbereichsbedienung im Schienenguterverkehr // ETR. 1995. № 4. - S. 225230. (Рационализация процессов формирования грузовых поездов)

80. Malavasi G., Zanolin S. Pormazione dei treni merci e transito negli implanti di smistamento // Ingegneria Ferrovisria. 1997. № 8. - P. 540-549.

81. Zu lauft Jacques. SBB Romgierzennten // SBB Magazine. 1990. - № 4. - S. 245-247. (Организация вагонопотоков на швейцарских федеральных железных дорогах, Реф.: Ж. - д. трансп.: РЖ/ВИНИТИ. 1991. - 2А88)

82. Плазиль Я. Оптимальный план формирования поездов на железнодорожных сетях с интенсивной нагрузкой: Европа. // Ж. д. мира. 1990. № 1. — с. 30-34.

83. Инструктивные указания по организации вагонопотоков на железных дорогах СССР. М.: Транспорт, 1967. - 190 с.

84. Безбогов С.А. Корпоративное решение МПС SAS для хранения и глубокого анализа информации Российских железных дорог. // Ведомственные корпоративные сети системы (ВКСС Connect). М.: 2001. - № 5. Спец. вып. - с. 127.

85. Мовчиков И.И. Разработка и эксплуатация информационного хранилища МПС. // Ведомственные корпоративные сети системы (ВКСС Connect). М.: 2001. № 5. Спец. вып. - с. 110 - 111.

86. Щепанов C.JI. Технико-экономические характеристики сортировочных станций в системе организации вагонопотоков: Дис. . канд. техн. наук: 05.22.08. М.: ВНИИАС МПС России, 2002.

87. Архангельский Е.В. Уровни загрузки и потребная мощность устройств сортировочных станций // Тр. ЦНИИ МПС. 1975. - Вып. 544. - 128 е.: ил.

88. Архангельский Е.В. Расчетные нормативы новых инструктивных указаний // Ж.д. транспорт. 1984. - № 6. - с. 67-70: ил.

89. Бородин А.Ф. Комплексная система организации эксплуатационной работы железнодорожных направлений. Дис. докт.техн.наук/ВНИИЖТ -М.,2000. 491с.

90. Батурин А.П. Теория выбора оптимального развития технического оснащения сети железных дорог. Дис. докт.техн.наук/МИИТ - М.,2000. - 336с.

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

92. Бородин А. Ф., Щепанов C.JI. Технико-экономические характеристики сортировочных станций. // Вестник ВНИИЖТ, 2001.-№2.-с. 25-31.

93. Батурин А. П. Экономико-математическая модель сетевой организации вагонопотоков в одногруппных поездах. // Труды третьей научно-практической конференции «Безопасность движения поездов», МИИТ, 2002. с. vl - 1 н- vl - 3.

94. Батурин А.П. Метод прокатных оценок для расчета сетевого плана формирования одногруппных поездов. // Труды 2-ой сетевой научно-практической конференции «Современные проблемы экономики и управления на ж. д. транспорте» МИИТ, 2000. - С. V-23.

95. Комплекс задач «Расчет экономически целесообразных направлений вагонопотоков на полигонах сети железных дорог (СЕТЬ-2)» : Техническое задание / ЦД МПС России; утв. 30.09.1999. 53 с.

96. Оптимизация направления вагонопотоков с перераспределением загрузки сортировочных станций за счет новых подходов к разработке и реализации плана формирования грузовых поездов: Отчет о НИР // ВНИИЖТ, 1999. 118 с. - Рук. работы А.Ф.Бородин.

97. Методические указания по определению числа сортировочных путей для расчета плана формирования поездов. М.: Транспорт, 1989. - 64 с.

98. Инструкция по расчету наличной пропускной способности железных дорог / МПС СССР; утв. 24.04.89. М.: Транспорт, 1991. - 304 с.

99. Буянова В.К., Кирьянова О.С. Эффективные схемы организации вагонопотоков с предузловых станций // Труды ВНИИЖТ, 1982, вып. 651, с. 68-85

100. Рекомендации по совершенствованию местной работы железных дорог и отделений. М.: ТЕХИНФОРМ, 2001. - 28 с.