автореферат диссертации по транспорту, 05.22.08, диссертация на тему:Построение систем "автодиспетчер" для управления подводом массовых грузов крупным потребителям

На правах рукописи

ТУШИН НИКОЛАЙ АНДРЕЕВИЧ

ПОСТРОЕНИЕ СИСТЕМ «АВТОДИСПЕТЧЕР» ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОДВОДОМ МАССОВЫХ ГРУЗОВ КРУПНЫМ ПОТРЕБИТЕЛЯМ

Специальность 05.22.08 - Управление процессами перевозок

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург - 2004

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Уральский государственный университет путей сообщения Министерства путей сообщения Российской Федерации» (УрГУПС МПС РФ).

Научный руководитель -Официальные оппоненты

Ведущая организация

доктор технических наук, профессор Козлов Петр Алексеевич; доктор технических наук Бородин Андрей Федорович; кандидат технических наук, профессор Вальт Эрвин Брунович

Центр управления перевозками ОАО «Российские железные дороги»

Защита состоится «11» июня 2004 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 218.013.01 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Уральский государственный университет путей сообщения Министерства путей сообщения Российской Федерации» по адресу: 620034, г.Екатеринбург, ул.Колмогорова, 66, ауд.215- Факс: (343) 358-55-10

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уральского государственного университета путей сообщения.

Отзыв на автореферат, заверенный печатью организации (в двух экземплярах), просим направлять в адрес Ученого совета УрГУПС.

Автореферат разослан «_6_» мая 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

АСАДЧЕНКО В.Р.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Современные требования к качеству транспортного обслуживания экономики не могут быть реализованы без разработки и внедрения специальных технологий и систем автоматизированного управления, призванных оптимизировать параметры взаимодействия владельцев железнодорожных инфраструктур общего и необщего пользования, перевозчиков и операторов подвижного состава, грузообразующей среды.

Переход от существующих АСУ, являющихся, по сути, информационными системами, к управляющим системам, основанным на математических моделях, позволит сделать технологические формы управления более гибкими. Только тогда технология перевозочного процесса на железных дорогах сможет обеспечить динамичные, рыночные экономические связи надежными и эффективными транспортными связями.

Указанные требования положены в основу разработанной в настоящей • диссертации системы автоматизированного управления подводом массовых грузов крупным потребителям. Теоретическим базисом исследования послужили труды докторов технических наук А.А. Аветикяна, В.М. Аку-линичева, В.И. Апатцева, К.А. Бернгарда, Н.Е. Борового, А.Ф. Бородина, В.А Буянова, П.С. Грунтова, Ю.В. Дьякова, Н.Д. Иловайского, B.C. Кли-манова, И.Т. Козлова, П.А. Козлова, В.И. Некрашевича, В.Т. Осипова, А.Т.Осьминина, А.П. Петрова, A.M. Пешкова, Е.А. Сотникова, И.Б. Сот-никова, Е.М. Тишкина, Л.П. Тулупова, В.А Шарова, кандидатов технических наук А.Э. Александрова, М.А. Александрова, В.П. Амелина, В.И. Бодюла, А.В. Бугаева, В.К. Буяновой, Ю.В. Былинского, Ф.С. Гоманко-ва, В.Ф. Григорюка, О.А. Жабровой, С.Г. Журавина, Ю.Е. Лукьянова, Н.Г. Мищенко, Ю.А. Негомедзянова, И.П. Новиковой, П.А. Пилипчен-ко, В.Б. Положишникова, А.А. Поплавского, А.Т. Попова, С.В, Трофимова, А.Д. Чернюгова, О.А. Шумской и других исследователей.

Цель и задачи исследования. Целью настоящего диссертационного исследования является разработка и реализация научно -методических принципов планирования и оперативного управления железнодорожными перевозками массовых грузов в адрес крупных потребителей на базе построения автоматизированных систем, основанных на комбинации оптимизационной и имитационной моделей. Исследование включает в себя следующие задачи:

- выявление структуры технологических взаимосвязей в системе организации перевозок массовых грузов в адрес крупных потребителей кольцевыми маршрутами и определение требований к методам и алгоритмам решения; ___

- формулировка принципов ния коль-цсвых маршрутов управляющей

- создание методики расчета планов работы кольцевых маршрутов, включающей оптимизационную и имитационную модели, адаптированные к специфике задачи; .

- разработка алгоритмов взаимодействия управляющей системы с действующими информационными системами;

- разработка принципов технологического мониторинга и регулирования в контуре реализации плана работы кольцевых маршрутов;

- проведение практических расчетов с использованием программных средств системы «Автодиспетчер», интерпретация и анализ результатов с формированием обратных связей в системе управления перевозками массовых грузов в адрес крупных потребителей.

Методика исследования. Теоретической и методологической основой выполненной работы послужили работы ведущих российских и зарубежных ученых в области построения автоматизированных систем управления транспортом. Использовались разделы управления потоками на сети, теории вероятностей, математической статистики, моделирования сложных систем.

Научная новизна. В диссертации обоснованы принципы построения двухуровневой системы планирования работы кольцевых маршрутов в пределах полигона их обращения, состоящей из решающей и проверяющей частей; впервые предложена методика расчета планов работы кольцевых маршрутов, включающая оптимизационную и имитационную модели, адаптированные к специфике задачи, с расчетом резервов на имитационной модели для заданной степени надежности системы. Сформированы методические положения для построения технологии выполнения плана работы кольцевых маршрутов, реализующей переход от абстрактного слежения к технологическому мониторингу и поддержке принятия решений.

Практическая ценность работы состоит в том, что на основе проведенных исследований созданы технология и программные средства системы «Автодиспетчер» для разработки плана работы кольцевых маршрутов на полигоне согласованной доставки массовых грузов крупным потребителям, а также для поддержки оперативного управления процессом согласованной доставки. Использование результатов работы позволяет спланировать совместную работу магистрального железнодорожного транспорта, погрузочных и выгрузочных комплексов в увязке с условиями работы основного производства. На основе технологического мониторинга диспетчеры ЦУП и ДЦУ могут вырабатывать обоснованные решения по оперативной регулировке продвижения груженых и порожних кольцевых маршрутов в зависимости от складывающейся ситуации на полигоне, по их заадресовке, отста-новке в резерв и изъятию из резерва.

Реализация работы. На основе указанных результатов разработана и внедрена автоматизированная управляющая система согласованной доставки железорудного сырья на Череповецкий металлургический комбинат

(ОАО «СсверСталь»). Ее применение позволяет повысить качество внешнего транспортного обслуживания металлургического производства, улучшить использование подвижного состава, повысить эксплуатационную надежность работы железнодорожных направлений и узлов.

Апробация. Основные положения диссертации были доложены и получили одобрение на научной конференции «Разработка и внедрение новых технологий на транспорте» (РАН, г. Москва, сентябрь 1993 г.), научной конференции «Фундаментальные и прикладные исследования - транспорту» (Ур-ГАПС, г. Екатеринбург, 1995 г.), межгосударственной научно-технической конференции «Развитие сырьевой базы промышленных предприятий Урала» (МГМА, г. Магнитогорск, 1995 г.), юбилейной научно- технической конференции «Фундаментальные и прикладные исследования-транспорту» (Ур-ГАПС, г. Екатеринбург, 1996 г.), восьмой международной научно-практической конференции ИНФОТРАНС-2003, (Санкт-Петербург, 2003 г.), всероссийской научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта», посвященной 125-летию Свердловской железной дороги (Екатеринбург, 2003 г.), заседании кафедры «Управление эксплуатационной работой» Уральского государственного университета путей сообщения (г. Екатеринбург, 2004г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы (74 наименования). Основной текст - 177 страницы, включая 32 рисунка на 32 страницах и 10 таблиц на 14 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

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

В первой главе проанализированы теория и практика управления перевозками массовых грузов на отечественных и зарубежных железных дорогах.

В современных экономических условиях достаточно высокими остаются уровни маршрутизации перевозок железной руды (более 80%), цветной руды, каменного угля и химических удобрений (более 50%). Характерной особенностью железнодорожных перевозок массовых грузов, важной для целей данного исследования, является то, что большая часть таких грузов подводится к крупным потребителям, таким как металлургические комбинаты, морские порты, тепловые электростанции, предприятия стройиндус-трии. Многоструйные потоки из десятков тысяч вагонов, отправляемых ежесуточно в адрес указанных потребителей, требуют эффективного управления, снижающего существующие потери на стыке производства и транспорта.

Вместе с тем оптимизация управления перевозками массовых грузов кольцевыми маршрутами в адрес крупных потребителей является направлением, которое до недавнего времени было исследовано недостаточно. Основной недостаток существующей системы управления грузоперевозками состоит в тотальности программного закона на базе усредненных суточных объемов погрузки. Такое управление «в среднем» не стимулирует железнодорожный транспорт на удовлетворение экономических интересов грузоотправителей и грузополучателей в перевозке сырья согласно их производственным программам, определяемым конъюнктурой рынка, что противоречит необходимости перехода железных дорог от просто перевозки грузов к транспортному обслуживанию.

Важным аспектом получения запланированного экономического эффекта от маршрутизации является согласование подвода маршрутов под выгрузку. При этом управление работой кольцевых маршрутов должно обеспечивать:

-действительное проследование вагонопотоков в запланированных маршрутах до станций выгрузки - это обеспечивается организацией контроля проследования маршрутов;

- реальное соблюдение выгрузочных способностей получателей, обеспечивающее реализацию рассчитанного при планировании маршрутов экономического эффекта - эта задача должна решаться при календарном планировании маршрутной погрузки и регулировании выполнения календарных планов.

Вторая глава посвящена методическим принципам построения систем «Автодиспетчер» для оптимизации управления подводом массовых грузов. Синтезирована полная функциональная схема автоматизированной управляющей системы доставки грузов маршрутными отправками на полигоне сети железных дорог с двумя контурами управления: оперативным и адаптивным. Ее базовым компонентом является модель управляемых процессов доставки грузов на заданном полигоне сети железных дорог (рис. 1).

Оперативнаямодель процессов доставки,в первую очередь, используется для организации технологического мониторинга хода их выполнения. На основе модельных данных управляющей системой осуществляется выборка из внешних информационных систем - источников первичной информации оперативных сведений о событиях, касающихся только управляемых процессов на заданном полигоне, их хранения и отображения в графической и табличной формах посредством пользовательского интерфейса (GUI).

Далее, на основе данных оперативной модели, а также сведений о заявленных к перевозке объемах грузов и временных ограничений на выполнение технологических операций управляющей системой в интерактивном режиме осуществляются цикл планирования доставки грузов и цикл оперативного управления процессами доставки грузов на заданном полигоне.

Рис. 1. Полная функциональная схема автоматизированной системы управления доставкой грузов

Системой проводится регистрация и последующий анализ временных отклонений в фактическом выполнении процессов доставки от запланированного и нештатных ситуаций, возникших из-за различного рода нарушений процессов доставки. Кроме того, управляющей системой осуществляется прогнозирование дальнейшего хода выполнения процессов доставки.

Технологический мониторинг выполнения плана перевозки грузов маршрутными отправками должен предусматривать распределение текущей информации, поступающей в реальном масштабе времени, об отклонениях фактической траектории движения каждой отправки по четырем значениям: функциональное отклонение (существенно не влияющее на достижение цели управления, т.е. когда маршрутная отправка идет по плану), граничное отклонение (требующее повышенного внимания к данной отправке и, возможно, определенных превентивных мер), предельное отклонение (требующее обязательного управляющего воздействия); аварийное отклонение (требующее отмены действующего плана по данной отправке, поскольку цель управления только за счет диспетчерского регулирования не может быть достигнута).

Помимо цикла оперативного управления, системой поддерживается цикл адаптивного управления. Для этого в информационном хранилище ведется учет и хранение всех исторических данных, имеющих отношение к процессам доставки на заданном полигоне. На основе этих данных осуществляется анализ качества выполнения процессов доставки. По его результатам технолог проводит корректировку процессов доставки. Эта корректировка может состоять либо в модификации модели процессов доставки, либо в изменении параметров реальных процессов, либо и в том и в другом одновременно.

Сформулированы технологическая и математическая модели процесса согласованной доставки сырья кольцевыми маршрутами. Выполнение каждого рейса доставки , у = 1,7 (У- общее количество рейсов) можно рассматривать как вполне определеннуюцепочку •ЗДС, = {С*,] -> 0/2 —> ~Ог —»..0уЛ/} технологических операций 0^,г = \,Я1 с известной нормативной длительностью^ выполнения каждой, где - общее количество операций в ¡-м рейсе - . Спланированное время начала 57)6; .нормативные длительности (г операций Ог и спланированное время завершения связаны выражением

Т1К=Т1Н+ (1)

г-1

Таким образом, действительное время выполнения операции Ог складывается из времени 1° ожидания нужных ресурсов, нормативного времени ^ выполнения операции и случайного отклонения Е, , имеющего задан-

ныи

[^эм-тщ'^э

закон

распределения

некотором

интервале

^ £,„ ^ ; tf =t° + tJr + k,. Отклонение t может при-

jrnm> *э/гтах J ' ^jrmm —^Jr —)rmax 5 jr jr *jr Ъjr ' --------------

нимать положительные и отрицательные значения. Действительное время Т^ завершения рейса SDGt

в

Разработаны методика и алгоритм вычисления прогнозного времени хода грузовых отправок для заданного направления следования в условиях, когда полигон, на котором осуществляются перевозки грузов, имеет узлы ветвления маршрутов следования, а направление вагонопотоков по плану формирования подвергается оперативной корректировке. Математическое ожидание времени хода для заданного направления

где ТУ- множество всех маршрутов следования, по которым может пройти груз, следуя в заданном направлении следования; Г* - среднее время хода по к-му маршруту; Ргк - вероятность того, что груз пойдет по маршруту к.

Среднее время хода и вероятность того, что груз пойдет по определенному маршруту, рассчитывается на массиве исторических данных обо всех перевозках грузов заданной номенклатуры, собираемых с полигона в информационное хранилище.

Вероятность прохождения груза по определенному маршруту может быть получена как произведение вероятностей проследования груза по определенному маршруту после каждой станции

^ = (4)

1бМ4 ,

где Мк - множество станций, через которые проходит ^й маршрут (за исключением станций погрузки и выгрузки).

В момент отправления поезда с грузовой отправкой со станции, находящейся в узле ветвления маршрутов следования, остается только один маршрут, все остальные отбрасываются. Для учета этого факта целесообразно применить рекурсию для подсчета среднего времени следования груза.

Выделим из всего множества станций полигона станции, находящиеся в узлах ветвления маршрутов следования, а также для конкретного направления следования выделим станции погрузки, выгрузки и другие, например стыковые. Разобьем выбранное направление следования на линейные участки с границами по выделенным станциям. Очевидно, что каждый из маршрутов следования, принадлежащих данному направлению, будет состоять из определенной последовательности таких участков.

Введем величину т[ - среднее время хода грузовой отправки в составе поезда по участку, связывающему станцию текущей дислокации (/) со следующей выделенной станцией (/ + 1) и принадлежащему маршруту следования к. Таким образом, можно написать рекурсивную формулу вычисления среднего времени хода от текущей станции до станции выгрузки или до любой другой станции, принадлежащей маршруту следования к

(5)

АггУ

где Ы, - множество маршрутов следования, проходящих через текущую станцию; р'к - вероятность того, что грузовая отправка выделенной корреспонденции в составе поезда после проследования текущей станции (/) дальше будет следовать по маршруту к; т'^ - среднее время хода от станции до станции выгрузки, или до любой другой станции, принадлежащей маршруту следования к.

Формула (5) говорит о том, что среднее время хода от текущей станции - это взвешенная сумма средних времен хода от следующих станций и времен хода до этих станций. В случае, если текущая станция является станцией выгрузки, значение Для случая, когда от текущей станции груз в составе поезда может следовать только одним маршрутом, формула (5) принимает упрощенный вид

(6)

Общий алгоритм построения прогнозного графика подвода грузовых отправок на станцию выгрузки должен быть следующим. На текущий момент времени (например, на 18:00 текущих суток) определяется дислокация всех грузовых отправок, подлежащих контролю в составе поездов, находящихся на полигоне. Для каждого маршрута следования, проходящего через текущую станцию, из информационного хранилища берется значение среднего времени движения грузовой отправки по участку до следующей станции (Г/) и значение вероятности следования поезда по данному маршруту Для каждой грузовой отправки в зависимости от места ее расположения с помощью рекурсивной формулы (5) вычисляется среднее

и

время хода до станции выгрузки. Затем для каждой грузовой отправки рассчитывается прогнозная дата ее прибытия на станции выгрузки путем прибавления к 18:00 текущих суток ранее вычисленных средних времен следования до станции выгрузки. Кроме того, для каждой грузовой отправки рассчитывается точность полученного прогноза.

Трегья глава посвящена методическим принципам построения подсистемы планирования системы «Автодиспетчер», состоящей из двух частей: решающей и проверяющей. В решающей части находятся оптимизирующие модели, позволяющие найти оптимальную в динамике схему грузопотоков в виде календарного плана отправления и продвижения груженых и порожних кольцевых маршрутов на заданном полигоне сети железных дорог. В проверяющей части находится имитационная модель, которая подробно отображает функционирование управляемого объекта - процесса доставки грузов маршрутными отправками на заданном полигоне сети железных дорог. Работая с частично-формализованными знаниями, имитационная модель воспроизводит технологический процесс и определяет его показатели.

Для планирования работы кольцевых маршрутов на полигоне применен класс динамических потоковых моделей под общим названием «Динамическая транспортная задача с задержками» (ДТЗЗ) и Метод динамического согласования производства и транспорта. Постановка задачи, адаптированная к специфике исследуемых процессов, предусматривает учет топологии полигона, пропускной способности, временных и стоимостных характеристик его элементов, вместимости складов, стоимости ущерба у получателя из-за задержки доставки груза, или у отправителя из-за задержки подачи порожняка, ритмов работы отправителей и получателей.

Описание согласованной доставки сырья кольцевыми маршрутами в терминах ДТЗЗ позволяет учитывать:

- выделенные для перевозки сырья «твердые» нитки нормативного графика движения на заданном полигоне (точнее, наличие любых заранее проложенных ниток на протяжении всего планового периода);

- существующую разницу в величине времени хода по разным ниткам одного направления перевозки.

Для полноценного функционального применения моделей планирования на базе динамической транспортной задачи с задержками (ДТЗЗ) требуется задание подробной программы внутрисуточного потребления сырья металлургическим комбинатом. Это необходимо и по той причине, что движение вертушек должно осуществляться по выделенным ниткам нормативного графика движения поездов, которые имеют точное позиционирование на временной шкале периода планирования. Кроме того, наличие возможных ограничений во времени в виде плановых «окон», как в графике движения, так и в графиках погрузки/выгрузки сырья, что приводит к необходимости отмены части ниток, выделенных для кольцевых маршрутов.

Специфика разработки плана согласованной доставки сырья может привести к тому, что в полученном решении (плане) часть месячного объема останется не перевезенной, даже при достаточном количестве выделенных ниток на протяжении всего планового периода. Эта ситуация будет возникать всегда, когда в конце планового периода (здесь «конец» - это завершающая часть планового периода, может быть любой длины) общее количество выделенных ниток меньше суммы маршрутов в квазиравномерной программе для этой части планового периода.

Для преодоления этого недостатка можно предложить:

1) провести ручную корректировку полученного неудовлетворительного решения;

2) решить вспомогательную задачу по планированию перевозок оставшегося объема с начала планового периода;

3) решить задачу планирования иным способом.

Что касается последней возможности, то рассмотрим такую постановку задачи планирования. Для каждого частного периода считаем известным желаемое количество маршрутов и возможное количество

п'Г- выделенных ниток. Задано желаемое общее количество я"6"1" маршрутов для периода [0,7% не превосходящее суммарного количества выде-

х • м'ом ч „обмыленных ниток 2.Р* о .

В диссертации разработан алгоритм для получения оптимального решения задачи - при известных таких, чтобы

X™* Ч „общ

2,пч . (7)

Выбором значений действительного количества п^ис"и- подводимых маршрутов для каждого частного периода удовлетворяющих ограничениям:

а) подвода в рамках возможного

пТ^ <,пТ , й = \Ъ\ (8)

б) перевозки всего желаемого общего количества

^ ' ^действ _ц"^

обеспечить минимальное среднеквадратичное отклонение

/^fa—,.... )=i(«f"'-«r)1->min. (10)

i? f ^действ

АЪ

В результате решения ДТЗЗ получается расписание рейсов груженых вертушек на полигоне доставки сырья к металлургическому комбинату, обеспечивающее в среднем равномерный посуточный подвод принятого к перевозке в плановом периоде объема сырья. Для получения расписания рейсов кольцевых маршрутов к каждому рейсу груженого маршрута достраивается «плечо» подвода порожней вертушки с учетом нормативов времени нахождения местных вагонов на станциях примыкания и на подъездных путях.

На следующем этапе планирования система «Автодиспетчер» рассчитывает график оборота вертушек, состоящий из набора полных рейсов. Для минимизации времени оборота вертушек на полигоне достаточно руководствоваться двумя принципами: полные рейсы строятся исходя из предпосылки, что направление (заадресовка) порожней вертушки после ее выгрузки в следующий рейс может быть осуществлено на любой из ГОКов; чтобы получить полный рейс вертушки, момент окончания ею текущего рейса каждый раз связывается с началом ее следующего ближайшего по времени рейса по принципу FIFO «первый пришел - первый ушел».

Чтобы получить аналитическое выражение для расчетов минимального количества вертушек, необходимого для выполнения расписания рейсов, поступим следующим образом.

Рейс SDG,j = \J имеет спланированное время начала TjH испланиро-ванное время завершения TjK. Упорядочим по возрастанию точки Т]Н, TjK всех SDGnj = \J нашего плана, получим последовательность

точек. Количество различных точек может оказаться меньше, чем 2J, если некоторые из них совпадают. Для любого отрезка времени [Tj.I^i] между двумя соседними точками последовательности остается постоянным количество ЯС([7],7]+1]) одновременно выполняемых рейсов. Подсчитаем это количество.

Для двух отрезков [a,b], [c,d]определим функцию

- индикатор их пересечения. Как видно из определения, если правый конец одного отрезка совпадает с левым концом другого, то здесь это не считается пересечением. Количество одновременно выполняе-

мых рейсов на отрезке [7^,7^,] будет таким

при [a,b)r\[c,d)*0 при [а,6)п[с,«/) = 0,

(И)

Ш>ТЫ])=^(1Т,,ТМЩН,Т1К}), (12)

Максимум этого количества

^(13)

дает максимальное число одновременно выполняемых рейсов в нашем плане. В диссертации доказано следующее утверждение.

Утверждение. Для выполнения плана у = 1,/| необходимо и дос-

таточно ровно вертушек.

Имитационная модель функционирования полигона доставки сырья для Череповецкого металлургического комбината предназначена для анализа плана доставки грузов кольцевыми маршрутами и выполняет задачи: тестирование плана на предмет его выполнимости в условиях воздействия внешних возмущений (оценка величины технологического резерва вертушек в режиме «Расчет» и оценка процента выполнения плана при различной величине технологического резерва в режиме «Прогноз»); моделирование оперативного управления выполнения плана в режиме «Тренажер».

' Входными параметрами модели являются: сформированный план; ограничения во времени на погрузку и на выгрузку, установленные со стороны грузополучателей и грузоотправителей; ограничения на движение, установленные на железных дорогах; информация о полигоне доставки и управляющие воздействия в режиме «Тренажер».

При моделировании учитывается, что если выполнение рейса вертушки происходит в соответствии с расписанием, то момент завершения текущей операции более предсказуем, чем, когда вертушка выбилась из расписания. Фактически это означает, что длительность выполнения операции является нестационарной случайной величиной в точном смысле, т.е. ее распределение зависит от момента начала данной операции или (что то же самое) от момента окончания операции, ей предшествующей.

Установлено, что если очередная операция рейса была завершена на полчаса позже или раньше относительно плана, то выполнение следующей операции моделируется как принадлежащее расписанию с нормативной длительностью и некоторой случайной добавкой с не большей дисперсией. В противном случае выполнение следующей операции моделируется уже вне расписания с большей средней длительностью и большей дисперсией.

Для удобства вычислений используются решетчатые распределения времен с шагом одна минута. На рис. 2 показан фрагмент графика рейса вертушки, последовательно проходящего через три станции полигона. Распре-

деления, для простоты, показаны в виде непрерывных линий. Подразумевается, что площадь под каждой такой линией равна единице. Левый пик в распределениях - отражает вероятность отправления согласно расписанию, правая расплывчатая часть - отражает вероятность отправления вне расписания. В силу возможного рассеяния, высота пика от станции к станции снижается. Расплывчатая часть, напротив, увеличивается, у нее растет среднее значение и дисперсия.

Необходимо подчеркнуть, что в разработанной системе модель должна воспроизводить не статистические испытания в чистом виде, а процесс с учетом адаптивного управления, реализующего в динамике операции с резервом вертушек и поддерживающего систему в работоспособном состоянии. По результатам имитационного моделирования строятся графики зависимости вероятности успешного выполнения плана от величины технологического резерва (рис. 3).

Четвертая глава посвящена построению подсистемы оперативного управления системы «Автодиспетчер». Проработаны функции технологического мониторинга текущего состояния и предыстории процесса согласованной доставки. При этом контролируются соблюдение установленных направлений обращения вертушек на полигоне; сохранение закрепленного за полигоном парка подвижного состава; время выполнения выделенных технологических операций; заадресовка порожних вертушек в следующих плановых рейсах; состояние резерва порожних составов.

Основой пользовательского интерфейса для мониторинга процесса доставки сырья является автоматизированный график исполненного и прогнозируемого движения кольцевых маршрутов. С учетом принципов, сформулированных в главе 2, выведены зависимости для расчета величины отклонения прогнозной траектории от плановой. При этом используются четыре зоны диспетчерского управления с цветовой индикацией (рис. 4):

1. Функциональная зона. Пока прогноз готовности порожней вертушки к отправлению в следующий рейс- контрольная точка (КТ) находится в этой зоне, текущий рейс идет по плану. Прогноз на графике окрашен в зеленый цвет.

2. Граничная зона. Попадание прогнозной КТ в эту зону означает, что вертушка, выполняющая текущий рейс, из-за отклонений начинает не успевать к оправлению в свой следующий плановый рейс. Прогноз окрашен в желтый цвет.

3. Предельная зона. Переход прогнозной КТ в эту зону свидетельствует о том, что отставание данного рейса от планового графика оборота приняло угрожающий характер. Вертушка уже явно не успевает к оправлению в следующий плановый рейс. Прогноз окрашен в красный цвет.

4. Аварийная зона. Нахождение прогнозной КТ в этой зоне означает, что вертушка безнадежно опоздала в свой следующий плановый рейс. Прогноз окрашен в белый цвет.

Рис. 2. Фрагмент графика рейса вертушки

71 Графж процечт« выполнения пл»й«|

График процента выполнения паям от величины резерва

Процент рьтолмсиил ппдаэ 'ООО

!

995 99 С 98,5 580 87,15 370

4 я

г г ' / ,/ -

/ ' 7 / ^ //

7 //

• /

■ <■

с 1 V"" 1

График количества выполнненны8 «ставок от величины резерва

Количество выгкмнечиых аоазегсг

1 М7

246 Щ

2*4 543 242 241

1

, 24р

00 05 1 0 ?0 30 3« 4,0 50 Колнчктео в?РГЦЦ1в' в резерву

23«

/

// /,'

У /

1 >' / / * /

4 *

г

1

✓

—т-

00 05 Ю 1,5 М 3$ 39 35 40 «6 53 Количество г^ргдек в резерв?

Рис 3 Графики зависимости вероятности выполнения плана от величины технологического резерва составов вертушек

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ЗОНА ДИСПЕТЧЕРСКОГО' ' УПРАВЛЕНИЯ

Плановая кт «Готовность порожней вертушки к отправлению»'.....

АВАРИЙНАЯ ЗОНА ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

Плановая КТ • «Отправление порожней вертушки >>

. : Плановая КТ «Запрет отправления порожней вертушки»

Рас. 4. Зоны диспетчерского управления

Для автоматизации управления заадресовкой порожних вертушек в плановые рейсы разработана мнемосхема на основе синтезированного графа состояний рейса. Управляющие воздействия, направленные на поддержание заданного ритма отправления порожних вертушек в рейсы, выполняются по следующим правилам. Если вертушка отклонилась от планового графика оборота, но еще успевает в свой следующий рейс (граничная зона диспетчерского управления), ее маршрутная скорость должна быть увеличена. Если вертушка отклонилась от планового графика оборота настолько, что даже, несмотря на попытки увеличить ее маршрутную скорость, она не может успеть в свой следующий рейс (предельная зона), она с этого рейса снимается и отправляется в резерв, а вместо нее в рейс из резерва отправляется другая вертушка.

В пятой главе исследуется эффективность автоматизированного управления подводом грузов. Полученные в данном исследовании результаты были использованы при создании автоматизированной управляющей системы согласованной доставки сырья кольцевыми маршрутами для Череповецкого металлургического комбината. Работы велись отделением разработки управляющих систем ВНИИЛС в соответствии с Указанием МПС России от 11.03.02 г. №Д-192у. Система разрабатывалась и внедрялась поэтапно:

Апрель 2002 г. Подсистема технологического мониторинга доставки рудного сырья для Череповецкого металлургического комбината.

Декабрь 2002 г. Подсистема управления вагонным парком на полигоне доставки рудного сырья для Череповецкого металлургического комбината.

Декабрь 2003 г. Подсистема оперативного управления выполнением плана согласованной доставки рудного сырья для Череповецкого металлургического комбината.

До внедрения системы статистический анализ существующего процесса доставки сырья для Череповецкого металлургического комбината показал, что по мере продвижения груженых маршрутов возрастает суточная и внутрисуточная неравномерность. Это происходило по причине недостаточной технологической дисциплины, просчетов при планировании поездной работы в дни предоставления окон, нехватки локомотивов или локомотивных бригад. Поскольку неравномерности подвода (от 1 до 4 маршрутов) по разным направлениям могут не совпадать, то, накладываясь друг на друга, они приводили к росту возможной суммарной суточной неравномерности у получателя (от 3 до 12 маршрутов).

Назначение системы состоит в том, чтобы:

1. За счет синхронизации и согласования действий трех ГОКов (Олене-горского, Ковдорского и Костомукшского); двух железных дорог (Октябрьской и Северной); а также самого Череповецкого МК обеспечить перевозку запланированных объемов сырья минимально возможным вагонным парком и с минимально возможными издержками для всех участников перевозочного процесса.

2. За счет поддержания устойчивой транспортной связи поставщиков и потребителя обеспечить сокращение сырьевых запасов на Череповецком металлургическом комбинате с целью высвобождения оборотных средств.

Экономическая эффективность внедрения системы на полигоне доставки рудного сырья для Череповецкого металлургического комбината складывается из следующих компонентов: высвобождение четырех вертушек за счет внедрения технологического мониторинга их работы, оперативного анализа и воздействия на их продвижение (30 млн. руб./год); отмены формирования полуторных груженых и сдвоенных порожних маршрутов (55 млн. руб./год); 3) высвобождение двух составов при вводе в эксплуатацию подсистем управления вагонным парком и выполнением плана согласованной доставки рудного сырья (15 млн. руб./год). Кроме того, Череповецкий МК получает гарантированную возможность сокращения сырьевых запасов на 50% и высвободить складские площади вместимостью на 100 тыс. тонн. При этом комбинат может высвободить оборотные средства в размере 55-60 млн. рублей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В настоящем исследовании разработаны научно-методические принципы планирования и оперативного управления железнодорожными перевозками массовых грузов в адрес крупных потребителей на базе построения автоматизированных систем, основанных на комбинации оптимизационной и имитационной моделей.

2. В современных условиях следует переходить от управления грузоперевозками на базе усредненных суточных объемов погрузки к удовлетворению экономических интересов грузоотправителей и грузополучателей в перевозке сырья согласно их производственным программам, определяемым конъюнктурой рынка. При этом важным аспектом получения экономического эффекта от маршрутизации должно быть согласование подвода маршрутов под выгрузку.

3. Структура системы управления работой кольцевых маршрутов должна предусматривать наличие информационной и планирующей частей. Последняя, в свою очередь, должна быть двухуровневой, включающей в себя подсистему предварительного расчета и имитационную подсистему. Первая подсистема, используя потоковую модель строгой оптимизации, рассчитывает оптимальную в динамике схему грузопотоков в виде календарного плана отправления и продвижения груженых и порожних кольцевых маршрутов на заданном полигоне сети железных дорог. Вторая подсистема воспроизводит (имитирует) технологический процесс и определяет его показатели и необходимые резервы.

4. Для планирования работы кольцевых маршрутов на полигоне согласованной доставки сырья применен класс динамических потоковых моде-

лей под общим названием «Динамическая транспортная задача с задержками» (ДТЗЗ) и метод динамического согласования производства и транспорта. Постановка задачи, адаптированная к специфике исследуемых процессов, предусматривает учет топологии полигона, пропускной способности, временных и стоимостных характеристик его элементов, вместимости складов, стоимости ущерба у получателя из-за задержки доставки груза, или у отправителя из-за задержки подачи порожняка, ритмов работы отправителей и получателей.

5. Имитационная модель функционирования полигона доставки сырья выполняет тестирование плана в условиях воздействия внешних возмущений, оценку величины технологического резерва вертушек и уровня надежности выполнения плана при различной величине технологическо-. го резерва.

6. Автоматизированная управляющая система согласованной доставки грузов маршрутами на полигоне сети железных дорог должна содержать два контура управления: оперативный и адаптивный. Оперативный контур реализует функции планирования и оперативного управления на основе оперативной модели данных, адаптивный контур реализует функции анализа качества выполнения процессов доставки и корректировки технологии на основе данных информационного хранилища.

7. Технология реализации плана работы кольцевых маршрутов обеспечивает переход от абстрактного слежения к технологическому мониторингу и поддержке принятия решений. Подсистема технологического мониторинга должна отображать текущее состояние процесса согласованной доставки, включая соблюдение установленной технологии обращения вертушек на полигоне, заадресовку порожних вертушек в следующих плановых рейсах, состояние резерва порожних составов.

8. Поддержка принятия решений по диспетчерскому управлению согласованной доставкой должна обеспечивать расчет регулировочных мероприятий на основе определения временных зон управления- функциональной, граничной, пределыюй.и аварийной.

9. На основе указанных результатов разработана и внедрена автоматизированная управляющая система согласованной доставки железорудного сырья на Череповецкий металлургический комбинат (ОАО «СеверСталь»). Ее применение позволяет повысить качество внешнего транспортного обслуживания металлургического производства, улучшить использование подвижного состава, повысить эксплуатационную надежность работы железнодорожных направлений и узлов. Годовой экономический эффект составляет не менее 100 млн. руб.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Бугаев Л.В., Смородинцева Е.Е., Кудряшева С.С., Тушин Н.Л. Обеспечение надежности транспортного обслуживания предприятий с использованием кольцевых маршрутов. // Межвузовский сб. - Л: ЛИИЖТ. -Вып.580.-С. 32-35,-4С1Э©.

2. Козлов П.Л., Рыков Л.Л., Тушин Н.А. Моделирование больших сетей и ж.д. транспорта. // Прикладные проблемы моделирования и оптимизации: Тезисы докладов. - М:ВНИИСИ АН СССР.- 1991. - С.47-48.

3. Козлов П.А., Рыков А.Л., Тушин Н.А. Метод оптимизации больших сетей ж.д. транспорта. // Разработка и внедрение новых технологий на транспорте: Тезисы докладов. - М: Российская Академия наук. - 1993.- С.117-119.

4. Козлов П.А., Осокин О.В., Тушин Н.А. Планирование подвода сырьевых маршрутов к металлургическим комбинатам. Состояние и перспектива развития технического потенциала Южно - Уральского региона. // Межгосударственная научно-техническая конференция. - Магнитогорск: МГМИ. - 1994.-С.134-135,

5. Козлов П.А., Осокин О.В., Тушин Н.А. Оптимизация взаимодействия производства и транспорта при экспортных поставках. // Наука и инженерное творчество - 21 веку.1- Екатеринбург: Уральское отделение Академии инженерных наук РФ. - 1995. - С.85-86.

6. Козлов П.А., Осокин О.В., Тушин Н.А. Основы методики построения комплексной модели полигона. // Фундаментальные и прикладные исследования - транспорту: Тезисы докладов. - Екатеринбург: УрГАПС. -1995.-С. 209-210.

7. Козлов П.А., Осокин О.В., Тушин Н.А Модель полигона на базе метода «СОБОС». // Развитие сырьевой базы промышленных предприятий Урала: Тезисы докладов. - Магнитогорск: МГГМА. -1995. - С.231.

8. Козлов П. А., Кудряшева М.С., Рыков А.Л., Тушин Н.А. Основные понятия метода оптимизации больших сетей ж.д. транспорта. // Фундаментальные и прикладные исследования-транспорту: Тезисы докладов. - Екатеринбург: УрГАПС. -1996. - С.83-84.

9. Семенов Е.М., Александров А.Э., Тушин Н.А Организация подвода судвых партий металла в порт. // Совершенствование эксплуатационной работы железных дорог в современных условиях: Сб. научных трудов. -СПб: ПГУПС. - 1999. - С.55-56.

10. Положишников В.Б.,Томащенко С.Н., Тушин Н.Л. Автоматизированные управляющие системы согласованного подвода массовых грузов к крупным потребителям. // Сб. докладов восьмой международной научно-практической конференции «ИНФОТРЛНС-2003»., СПб., 2003. - С.209-212.

11. Тушин Н.А. Принципы построения прогнозного графика подвода грузовых отправок на станции выгрузки. // Сборник научных трудов - М.: РГОТУПС. - 2004. - С.15-16.

»114 14

ТУШИН НИКОЛАЙ АНДРЕЕВИЧ

ПОСТРОЕНИЕ СИСТЕМ «АВТОДИСПЕТЧЕР» ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПОДВОДОМ МАССОВЫХ ГРУЗОВ КРУПНЫМ ПОТРЕБИТЕЛЯМ

Специальность 05.22.08 - Управление процессами перевозок

Лицензия на издательскую деятельность ИД 03581 от 19.12.2000

Сдано в набор 5.05.04 Подписано к печати 5.05.04

Формат бумаги 69x90 1/16 Объем 1,5 п.л. Заказ Тираж 100 экз.

Типография УрГУПС, г. Екатеринбург, ул. Колмогорова 66Б

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ УПРАВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫМИ ПЕРЕВОЗКАМИ МАССОВЫХ ГРУЗОВ

1.1. Развитие принципов организации процесса перевозок массовых грузов.

1.2. Организация планирования перевозок массовых грузов.

1.3. Цель и задачи исследования.

Выводы по 1 главе.

2. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ «АВТОДИСПЕТЧЕР» ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ ПОДВОДОМ МАСОВЫХ ГРУЗОВ

2.1. Принципиальная схема управляющей системы.

2.2. Характеристика объекта управления.

2.3. Технологическая модель объекта управления.

2.4. Математическая модель объекта управления.

2.5. Принципы построения прогнозного графика подвода массовых грузов на станции выгрузки.

Выводы по 2 главе.

3. ПОДСИСТЕМА ПЛАНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ «АВТОДИСПЕТЧЕР».

3.1. Общие положения.

3.2. Принципы разработки плана согласованной доставки маршрутных отправок.

3.2.1. Постановка задачи.

3.2.2. Формирование расчетной модели.

3.2.3. Алгоритм расчета плана маршрутных отправок.

3.2.4. Расчет минимально необходимого количества вертушек.

3.3. Расчет реализуемости плана согласованной доставки грузов методом имитационного моделирования.

3.3.1. Задачи и особенности имитационного моделирования.

3.3.2. Структура имитационной модели.

3.3.3. Вероятностные характеристики имитационной модели.

3.3.4. Принципы тестирования плана согласованной доставки грузов на имитационной модели.

Выводы по 3 главе

4. ПОДСИСТЕМА ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМЫ «АВТОДИСПЕТЧЕР».

4.1. Технологический мониторинг.

4.2. Организация управляющих воздействий.

Выводы по 4 главе

5. ЭФФЕКТИВНОСТЬ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОДВОДОМ МАССОВЫХ ГРУЗОВ.

5.1. Анализ процесса согласованной доставки сырья для Череповецкого комбината до внедрения управляющей системы.

5.1.1. Результаты статистических исследований по Оленегорскому ГОКу.

5.1.2. Результаты статистических исследований по Костомукшскому ГОКу.

5.1.3. Результаты статистических исследований по Ковдорскому ГОКу.

5.1.4. Результаты статистических исследований по Череповецкому комбинату.

5.2. Результаты эксплуатации автоматизированой управляющей системы.

Выводы по 5 главе.

Современные требования к качеству транспортного обслуживания экономики не могут быть реализованы без разработки и внедрения специальных технологий и систем автоматизированного управления, призванных оптимизировать параметры взаимодействия владельцев железнодорожных инфраструктур общего и необщего пользования, перевозчиков и операторов подвижного состава, грузообразующей среды.

Переход от существующих АСУ, являющихся, по сути, информационными системами, к управляющим системам, основанным на математических моделях, позволит сделать технологические формы управления более гибкими. Только тогда технология перевозочного процесса на железных дорогах сможет обеспечить динамичные, рыночные экономические связи надежными и эффективными транспортными связями [1,2].

Географические особенности России определяют базовую роль железнодорожного транспорта в перевозках массовых грузов, к которым относятся железорудное сырье; каменный уголь; удобрения; нефть и нефтепродукты; лесные грузы; черные металлы; строительные грузы (песок, щебень, гравий); цемент; зерно. На долю этих родов груза приходится до 80% всего грузооборота железных дорог России.

Характерной особенностью железнодорожных перевозок массовых грузов, важной для целей данного исследования, является то, что большая часть таких грузов подводится к крупным потребителям, таким как металлургические комбинаты, морские порты, тепловые электростанции, предприятия стройиндустрии. Многоструйные потоки из десятков тысяч вагонов, отправляемых ежесуточно в адрес указанных потребителей, требуют эффективного управления, снижающего существующие потери на стыке производства и транспорта.

Указанные требования положены в основу разработанной в настоящей диссертации системы автоматизированного управления подводом массовых грузов крупным потребителям. Теоретическим базисом исследования послужили труды докторов технических наук А.А. Аветикяна, В.М. Акулиничева, В.И.Апатцева, К.А. Бернгарда, Н.Е. Борового, А.Ф. Бородина, В.А. Буянова, П.С. Грунтова, Ю.В. Дьякова, Н.Д. Иловайского, B.C. Климанова, И.Т. Козлова, П.А. Козлова, В.И. Некрашевича, В.Т. Осипова,

A.Т.Осьминина, А.П. Петрова, A.M. Пешкова, Е.А. Сотникова, И.Б. Сотникова, Е.М. Тишкина, Л.П. Тулупова, В.А. Шарова, кандидатов технических наук А.Э. Александрова, М.А. Александрова, В.П. Амелина,

B.И. Бодюла, А.В. Бугаева, В.К. Буяновой, Ю.В.Былинского, Ф.С. Гоманкова, В.Ф Григорюка, О.А. Жабровой, С.Г. Журавина, Ю.Е. Лукьянова, Н.Г. Мищенко, Ю.А. Негомедзянова, И.П. Новиковой, П.А. Пилипченко, В.Б. Положишникова, А.А. Поплавского, А.Т.Попова, С.В. Трофимова, А.Д. Чернюгова, О.А. Шумской и других исследователей.

Целью настоящего диссертационного исследования является разработка и реализация научно-методических принципов планирования и оперативного управления железнодорожными перевозками массовых грузов в адрес крупных потребителей на базе построения систем автоматизированного управления, основанных на комбинации оптимизационной и имитационной моделей.

На защиту выносятся следующие основные результаты исследования:

1) принципы построения двухуровневой системы планирования работы кольцевых маршрутов в пределах полигона их обращения, состоящей из решающей и проверяющей частей;

2) методика расчета планов работы кольцевых маршрутов, включающая оптимизационную и имитационную модели, адаптированные к специфике задачи, с расчетом резервов на имитационной модели для заданной степени надежности системы;

3) технология выполнения плана работы кольцевых маршрутов, реализующая переход от абстрактного слежения к технологическому мониторингу и поддержке принятия решений.

На основе указанных результатов разработана и внедрена автоматизированная управляющая система согласованной доставки железорудного сырья на Череповецкий металлургический комбинат (ОАО «СеверСталь»). Ее применение позволяет повысить качество внешнего транспортного обслуживания металлургического производства, улучшить использование подвижного состава, повысить эксплуатационную надежность работы железнодорожных направлений и узлов.

Выводы по 5 главе

1. Статистический анализ существующего процесса доставки сырья для Череповецкого металлургического комбината показывает, что по мере продвижения гружёных маршрутов возрастает суточная и впутрисуточная неравномерность. Это происходит по причине недостаточной технологической дисциплины, просчетов при планировании поездной работы в дни предоставления окон, нехватки локомотивов или локомотивных бригад. Поскольку неравномерности подвода (от 1 до 4 маршрутов) по разным направлениям могут не совпадать, то, накладываясь друг на друга, они приводят к росту возможной суммарной суточной неравномерности у получателя (от 3 до 12 маршрутов).

2. Рациональная этапность внедрения системы «Автодиспетчер» на полигоне: подсистема технологического мониторинга доставки рудного сырья для Череповецкого металлургического комбината; подсистема управления вагонным парком па полигоне доставки рудного сырья; подсистема оперативного управления выполнением плана согласованной доставки рудного сырья.

3. Экономическая эффективность внедрения системы на полигоне доставки рудного сырья для Череповецкого металлургического комбината складывается из следующих компонентов: высвобождение четырех вертушек за счет внедрения технологического мониторинга их работы, оперативного анализа и воздействия на их продвижение (30 млн. руб./год); отмены формирования полуторных груженых и сдвоенных порожних маршрутов (55 млп. руб./год); высвобождение двух составов при вводе в эксплуатацию подсистем управления вагонным парком и выполнением плана согласованной доставки рудного сырья (15 млн. руб./год). Кроме того, Череповецкий МК получает гарантированную возможность сокращения сырьевых запасов на 50% и высвободить складские площади вместимостью на 100 тыс. тонн. При этом комбинат может высвободить оборотные средства в размере 55-60 млн. рублей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В настоящем исследовании разработаны научно-методические принципы планирования и оперативного управления железнодорожными перевозками массовых грузов в адрес крупных потребителей на базе построения автоматизированных систем, основанных на комбинации оптимизационной и имитационной моделей.

2. В современных условиях следует переходить от управления грузоперевозками на базе усредненных суточных объемов погрузки к удовлетворению экономических интересов грузоотправителей и грузополучателей в перевозке сырья согласно их производственным программам, определяемым конъюнктурой рынка. При этом важным аспектом получения экономического эффекта от маршрутизации должно быть согласование подвода маршрутов под выгрузку.

3. Структура системы управления работой кольцевых маршрутов должна предусматривать наличие информационной и планирующей частей. Последняя, в свою очередь, должна быть двухуровневой, включающей в себя подсистему предварительного расчета и имитационную подсистему. Первая подсистема, используя потоковую модель строгой оптимизации, рассчитывает оптимальную в динамике схему грузопотоков в виде календарного плана отправления и продвижения груженых и порожних кольцевых маршрутов на заданном полигоне сети железных дорог. Вторая подсистема воспроизводит (имитирует) технологический процесс, определяет его показатели и необходимые резервы.

4. Для планирования работы кольцевых маршрутов на полигоне согласованной доставки сырья применен класс динамических потоковых моделей под общим названием «Динамическая транспортная задача с задержками» (ДТЗЗ) и Метод динамического согласования производства и транспорта. Постановка задачи, адаптированная к специфике исследуемых процессов, предусматриваст учет топологии полигона, пропускной способности, временных и стоимостных характеристик его элементов, вместимости складов; стоимости ущерба у получателя из-за задержки доставки груза, или у отправителя из-за задержки подачи порожняка, ритмов работы отправителей и получателей.

5. Имитационная модель функционирования полигона доставки сырья для Череповецкого металлургического комбината выполняет тестирование плана в условиях воздействия внешних возмущений, оценку величины технологического резерва вертушек и уровня надежности выполнения плана при различной величине технологического резерва.

6. Автоматизированная управляющая система согласованной доставки грузов маршрутами на полигоне сети железных дорог должна содержать два контура управления: оперативный и адаптивный. Оперативный контур реализует функции планирования и оперативного управления на основе оперативной модели данных; адаптивный контур реализует функции анализа качества выполнения процессов доставки и корректировки технологии на основе данных информационного хранилища.

7. Технология реализации плана работы кольцевых маршрутов обеспечивает переход от абстрактного слежения к технологическому мониторингу и поддержке принятия решений. Подсистема технологического мониторинга должна отображать текущее состояние процесса согласованной доставки, включая соблюдение установленной технологии обращения вертушек на полигоне; заадресовку (отправление) порожних вертушек в следующих плановых рейсах; состояние резерва порожних составов.

8. Поддержка принятия решений по диспетчерскому управлению согласованной доставкой должна обеспечивать регулировочных мероприятий на основе определения временных зон управления- функциональной, граничной, предельной и аварийной.

9. На основе указанных результатов разработана и внедрена автоматизированная управляющая система согласованной доставки железорудного сырья на Череповецкий металлургический комбинат (ОАО «СеверСталь»). Ее применение позволяет повысить качество внешнего транспортного обслуживания металлургического производства, улучшить использование подвижного состава, повысить эксплуатационную надежность работы железнодорожных направлений и узлов. Годовой экономический эффект составляет не менее 100 млн. руб.

1. Козлов П. А. Современный этап в развитии железнодорожного транспорта системный подход. Труды ВНИИУП МПС России. - Вып. 1.-М.: 2002.-С. 5-9.

2. Козлов П.А., Мишарин А.С. Система автоматизированного управления грузопотоками. Труды ВНИИУП МПС России. Вып. 1. - М.: 2002. -С.41 -53.

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

4. Акулиничев В.М., Кирьянова О.С., Боровой Н.Е. Организация вагонопотоков и маршрутизация перевозок. М., Транспорт, 1970, 319 с.

5. Боровой Н.Е., Маршрутизация перевозок грузов. М., Транспорт, 1978, 215 с.

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

7. Григорюк В.Ф Оптимизация взаимодействия пунктов погрузки и выгрузки вагонов. М., Транспорт, 1986, 79 с.

8. Александров М.А. Развивать маршрутные перевозки. Железнодорожный транспорт, 1981, № 11, с. 35-40.

9. Развивать маршрутные перевозки. Железнодорожный транспорт, 1983, № 10, с. 69-70.

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

11. Чернов Г.И., Дрогин И.С. Методы маршрутизации перевозок. Железнодорожный транспорт, 1974, №9, с. 14-19.

12. Береснев С.Е., Тимошко JI. А. Особенности технологических процессов грузовых станций, работающих по Белорусскому методу организации вагонопотоков. Труды МИИТа, вып. 482, М., 1975, с.34-36.

13. Былинский Ю.В. Метод маршрутизации перевозок грузов Белорусской ж. д. и пути его развития в автоуправлении перевозочным процессом. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. J1., ЛИИЖТ, 1980, 25 с.

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

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

16. Амелин В.П. Эффективность перевозки угля кольцевыми маршрутами. Вестник ВНИИЖТ, 1981, № 4, с. 13-17.

17. Боровой Н.Е., Гоманков Ф.С., Рудых A.M. Об обеспечении устойчивой погрузки и перевозки каменного угля железными дорогами. В сб. "Оптимизация эксплуатационной работы железных дорог". М., 1981, с. 3-11.

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

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

20. Чернов Г.И. Условия повышения ритмичности работы дороги. Железнодорожный транспорт, 1972, № 12, с. 61-64.

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

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

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

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

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

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

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

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

29. Тишкин Е.М. Автоматизация управления вагонным парком. — М.: Интекст, 2000. 224 с.

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

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

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

33. Геронимус Б.Л. Экономико-математические методы в планировании на автомобильном транспорте. М., Транспорт, 1977, 160 с.

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

35. Панов С.А. Модели маршрутизации на автомобильном транспорте. М., Транспорт, 1974, 152 с.

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

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

38. Perren В. Puch-pull operation in Scotland. Modern Railays, 1980, vol. 37, № 384, p. 397-400.

39. Осипов В.Т. Маршрутизация перевозок грузов за рубежом. М., Наука, 1982, 293 с.

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

41. Дружинин B.B., Конторов Д.С. Системотехника. M., Радио и связь, 1985, 200 с.

42. Могилевский В.Д. Методология систем: вербальный подход. /Отд-ние экономики РАН., М., ОАО «Издательство «Экономика», 1999, 251 с.

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

44. Устав железных дорог Союза ССР. М., Транспорт, 1983, 128 с.

45. Романов П.А., Алексеев Б.Е., Ильчев Е.В. Автоматизированная система управления работой кольцевых маршрутов // Сб. науч. тр. / Интенсификация эксплуатационной работы на ж. д. / Лен. ин-т инж. ж. -д. трансп. 1987. - с. 28-33.

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

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

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

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

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

51. Трофимов С.В. Выбор оптимальных методов оперативного управления работой промышленного железнодорожного транспорта. Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук: 05.22.01. М.: 1990, 201с.

52. Кудряшсва М.С. Совершенствование организации технологических перевозок в транспортных системах металлургических комбинатов. Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук: 05.22.12. М.: 1985, 147с.

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

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

55. Вснтцель Е.С., Овчаров J1.A. Теория вероятностей и се инженерные приложепия.-М.: Наука, 1988. 480 с.

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

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

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

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

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

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

62. Бугаев А.В., Смородинцева Е.Е., Кудряшева С.С., Тушин Н.А. Обеспечение надежности транспортного обслуживания предприятий с использованием кольцевых маршрутов.//Межвузовский сб. JI: ЛИИЖТ.-Вып.580.-1988.-С. 32-35.

63. Козлов П.А., Рыков А.Л., Тушин Н.А. Моделирование больших сетей и ж.д. транспорта.//Прикладные проблемы моделирования и оптимизации: Тезисы докладов. М:ВНИИСИ АН СССР.- 1991.- С.47-48.

64. Козлов П.А., Рыков А.Л., Тушин Н.А. Метод оптимизации больших сетей ж.д. транспорта.// Разработка и внедрение новых технологий на транспорте: Тезисы докладов. М: Российская Академия наук. - 1993.-СЛ17-119.

65. Козлов П.А., Осокин О.В., Тушин Н.А. Оптимизация взаимодействия производства и транспорта при экспортных поставках.// Наука и инженерное творчество — 21 веку. Екатеринбург: Уральское отделение Академии инженерных наук РФ. - 1995. - С.85-86.

66. Козлов П.А., Осокин О.В., Тушин Н.А. Основы методики построения комплексной модели полигона.// Фундаментальные и прикладные исследования транспорту: Тезисы докладов. — Екатеринбург: УрГАПС.- 1995.-С. 209-210.

67. Козлов П.А., Осокин О.В., Тушин Н.А. Модель полигона на базе метода «СОБОС».// Развитие сырьевой базы промышленных предприятий Урала: Тезисы докладов. — Магнитогорск: МГГМА. — 1995.-С.231.

68. Козлов П.А., Кудряшева М.С., Рыков A.JL, Тушин Н.А. Основные понятия метода оптимизации больших сетей ж.д. транспорта.//Фундаментальные и прикладные исследования -транспорту: Тезисы докладов. Екатеринбург: УрГАПС. -1996.-С.83-84.

69. Семенов Е.М., Александров А.Э., Тушин Н.А. Организация подвода судвых партий металла в порт.//Совершенствование эксплуатационной работы железных дорог в современных условиях: Сб. научных трудов — СПб: ПГУПС. 1999. -С.55-56.

70. Тушин Н.А. Принципы построения прогнозного графика подвода грузовых отправок на станции выгрузки. // Сб. науч. тр. РГОТУПС, 2004.