автореферат диссертации по транспорту, 05.22.08, диссертация на тему:Совершенствование технологии взаимодействия грузовой станции и подъездных путей предприятия

Л" дь

ТМКШГСШ ОРДЦНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ

^ ^ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

им. А. ИКРАМОВА

^ На правах рукописи

ТУРСУНБАЕВА НИыАНОЙ КАЙЙЛЬЖАНОВНА

УДК 656.212.7: 656.4.002.2

СОВЕРЫЕНСГВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВЗАШ/ЮДЕЙСТВИЛ ГРУЗОВОЙ СТАНЦИИ И ПОДЪЕЗДАХ ПУТЕЙ ПРЕДПРИЯТИЙ

СПЩИАЛЬНОСТЬ: 05.22.08. - Эксплуатация железнодорожного транспорта /включая системы сигнализации, централизации и блокировки/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ташкент - 1993

Работа выполнена в Ташкентском ордена Трудового Красного Знамени института инженеров железнодорожного транспорта

Научный руководитель -кандидат технических наук, профессор ДЖУМАБАЕВ САХИЙ МУХАМАДАЛИЕВИЧ

Научный консультант -кандидат технических наук, профессор ТУЙЧЙЕВ ЭРКИЯ ТУЯЧИЕВИЧ

Официальные оппоненты : доктор технических наук, профессор УБАЙДУЛЛАЕВ ИСМАТУЛЛА ХАБИЕУЛЛАЕВИЧ доктор технических наук, профессор ХУДАЙБЕРГАНОВ КАБУЛ ТАХИРОВИЧ

Ведущее предприятие - Среднеазиатская железная дорога

Защита диссертации состоится 1993 г. в 1400часо1

на заседании специализированного совета К 018.01.21. при Ташкентском институте инженеров железнодорожного транспо{Тга по адресу: 700045, Ташкент, ул.Адылходжаева, I, ТашИИТ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института,

Автореферат разослан /ШОНА 1993 г.

Отзыв на автореферат, заверенный печатью, просим направлять по адресу совета института.

Ученый секретарь специализированного севета, кандидат технических наук, профессор

ТУЙЧИЕВ Э.Т

0В1НАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Основной задачей транспорта является полное и своевременное удовлетворение потребностей народного хозяйства в перевозках на основе интенсификации, повышения эффективности 'его' работы.В условиях перехода экономики к рынку особую актуальность приобретают исследования, посвященные вопросам надежного функционирования транспортных систем в целом и, в частности взаимодействия грузовых станций и подъездных путей предприятий. Важнейшим резервом в работе железнодорожного транспорта является ускорение оборота вагонов, сокращение их непроизводительных простоев под грузовыми операциями на подъездных путях предприятий. Достигнуть ускорения оборота вагонов без научно-обоснованного решения задач взаимодействия грузовых станций и подъездных путей предприятий, с учетом соответствия технических и технологических возможностей их, невозможно. Именно поэтому одной из основных задач является разработка математических моделей оптимизации планирования и управления взаимодействий грузовой станции и подъездных путей предприятий.

Проведенный обзор научных исследований в области теории и ■• практики совершенствования работы етяншй покаяал. что в наотоя-

оперативного планирования взаимодействия грузовых станций и подъездных путей предприятий, являюиртхся одним из основных средств повышения качества их работы. С этой целью представляется актуальным проведение теоретических и аналитических исследований, обеспечиваю-срх интенсификацию технологии работы грузовых станций и подъездных путей предприятий.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является создание комплекса математических моделей оптимального

планирования взаимодействия работы грузовых станций и подъездных путей предприятий.

В соответствии с этой целью были определены основные задачи диссертации:

- технико-экономический анализ тенденций развития транспорт ного обслуживания подъездных путей предприятий;

- разработка методологических принципов планирования и орга низации работы грузовых станций и подъездных путей;

- разработка математических моделей оперативного планирован работы маневровых локомотивов по обслуживанию подъездных путей;

- разработка моделей оптимизации обеспечения предприятий порожними вагонами при различнах производственных ситуациях;

- составление моделей обеспечения надежности функционирования грузовых фронтов предприятий;

- выявление параметров оптимизации технической оснащенности станции и грузовых фронтов предприятий.

Методика исследований. В основу теории и методологии диссер тации легли постановления и указания правительства по развитию транспорта, инструктивные указания и приказы Управления Среднеазиатской железной дороги по улучшению эксплуатационной работы дс роги, использованию транспортных и технических средств грузовых станций и подъездных путей предприятий. Использованы обширная научно-техническая литература, отчетные и плановые данные управ! ния Среднеазиатской железной дороги, материалы обследований, прс веденных автором.

Научные методы исследования в диссертации осуществлялись с помощью математического аппарата теории графов /метод "ветвей и границ"/, дискретного программирования, теории управления запасами, теории массового обслуживания и теории надежности.

Объект исследования. В качестве объекта исследования рассматриваются в комплексе крупные грузовые станции Среднеазиатской яелезной дороги и примыкающие к ним подъездные пути предприятий.

Научная новизна. На основе обобщения опыта разработки математических моделей сложных динамических транспортных систем разра-5отаны математические модели оперативного планирования взаимодейст-зия работы грузовых станций и подъездных путей предприятий./рис.1./.

В диссертации предложен новый подход к формированию и решению задач комплексной оптимизации оперативного планирования транспортного обслуживания маневровыми локомотивами грузовых станций и привыкающих к ним подъездных путей и управления обеспечения грузовых >бъектов предприятий порожними вагонами, а также задачи обеспече-та надежности функционирования грузовых фронтов предприятий.

.Исследования способствуют совершенствованию теоретических ;снов методологии оперативного планирования эксплуатационной работы ■■рузовых станции и подъездных путей предприятий.

Практическая ценность и реализация результатов исследования, [аучные положения, выводи и рекомендации подтверждаются практически реализацией комплекса математических моделей и алгоритмов при >ешении класса задач оперативного планирования работы маневровых юкомотивов по обслуживания грузовых станций и подъездных путей, оптимизации обеспечения грузовых объектов предприятий порожними агонами и обеспечения надежности функционирования технических редств их грузовых фронтов. Реализация в полном объеме разработан-:ого комплекса математических моделей оптимизации взаимодействия аботы грузовнх станц'тй и подъездных путей создает базу для замет-ого сокращения простоя вагонов, повышения использования транспортах и технических средств,уменьшения транспортных расходов и улуч-ения показателей эксплуатационной работы грузовых станций и подь-здных путей.

Рис. I. Общая структура совершенствования взаимодействия работы грузовой станции и подъездных путей

Практическая ценность исследования оптимизации взаимодействия грузовых станций и подъездных путей предприятий определяется и тем, что эти задачи вытекают из потребностей современной практики работы и развития железнодорожного транспорта.

На основе разработанных в диссертации методов и моделей выполнены экспериментальные расчеты на ЭВМ по формированию объег/а и систематизации последовательности выполнения маневровых работ по критерию минимального ожидания маневровых локомотивов, а также по оптимизации обеспечения грузовых объектов порожними вагонами при различных производственных ситуациях на грузовых станциях. Разработанные модели и результаты исследования апробированы в службе перевозок Среднеазиатской железной дороги и на станциях Ташкент-Товарная, Шумилова, Сергели и др. Экспериментальные расчеты показали, что предлагаемый методологический подход является эффективным инструментом рационального планирования взаимодействия работы грузовых станций и подъездных путей предприятий.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и одобрены: на ХХ1У общесетевой научно-технической конференции по применению математических методов и ЭВМ в эксплуатации железных дорог /Москва, 1985 г./, ХХХХ1У, ХШУ, ЖХШ научно-технических конференциях кафедр 'ГашИИГа /Ташкент, 1387, 1989, 1991 гг./, а также на заседаниях научно-технических Советов Управления Среднеазиатской железной дороги /1990, 1991 гг./. Методика, результаты и рекомендации диссертанта при обсуждении получили одобрение.

Диссертационная работа обсуждена на научных семинарах лаборатории "Автоматизированные системы управления транспортом" и объединенном научном семинаре секции "Республиканские автоматизированные системы управления" Ж с ВЦ НПО "кибернетика" АН Республики Узбекистан /10.03.1992 г./, а также на расширенном заседании специализированных кафедр факультета Управления процессами перевозок ТашИМТ /18.05.1993 г./

Публикации. Результаты исследования опубликованы в шести работах общим объемом 4,5 печатных листа, которые отражают основное содержание диссертации.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений. Работа содержит 141 страницу машинописного текста, в том чи< ле 7 таблиц, 4 рисунка, библиографии 60 наименований и 27 страниД приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение посвящено обоснованию актуальности темы диссертации и основных задач исследовании.

Первая глава посвящена изложению состояния проблемы, обзора и анализа передового опыта и научных исследований по рассматриваемым в диссертации вопросам.

Важнейшее значение для совершенствования эксплуатационной деятельности железных дорог имеет эффективное и рациональное использование технических и транспортных средств на грузовых станциях во взаимосвязи с подъездными путями предприятий. Оборот вагона со всеми его составляющими элементами является одним из основных показателей работы железных дорог. Поскольку основную часть времени за период своего оборота вагон находится на станция и обслуживаемых ими грузовых объектах /33*36%/, требуется комплекс ное решение задачи сокращения его простоя на грузовых станциях.

Несмотря на проводимую работу, уровень использования подвижного состава не отвечает современным требованиям. Значительная часть предприятий и организаций не выполняет заданные нормы простс вагонов. В связи с этими обстоятельствами для улучшения использования вагонов по сокращению их простоя необходимо разработать комплексную технологии эксплуатационной работы станций и подъездных путей.

Для изучения причин длительного простоя вагонов на грузовых станциях и установления показателей использован многофакторный корреляционный анализ, для чего отобраны факторы, влияющие на простой вагона, на станции. Исходной информацией для корреляционного анализа служили данные- годовых отчетов станции Ташкент-Товарная. Целью данного исследования является раскрытие характера и сиепени влияния фанториальных показателей /«21/ на результативный показатель /У/. Данная задача решена по разработанной прог-. рамме на языке ФОРТРАН на ЭВМ ЕС- 1022. Для описания изменения уровня результативного показателя / У / от фанториального показателя /Л I в качестве уравнения регрессии принят многочлен" 1П. -й степени :

где У - теоретическое значение.

По каждой функции зависимости получены уравнения регрессии:

прямолинейной зависимости У ~ ^ а, £, (Ш- О /2/ ; по параболе 2-го порядка У йо+О^+Ц^И ^ (т^Х) /3/^ по параболе 3-го порядка У = СГАХ.\ (т~5) Ш.

Анализ данных машинного расчета дугсцги завкс:*;???«?5 "о формулам: /2/, /3/, /4/ показывает, что они более точно описываются по параболе 2-го порядка.

По полученным уравнениям регрессии можно определить уровень изменения простоя: вагона на станции в зависимости от каждого отдельно взятого фактора. Однако величина простоя вагона формируется под действием не одного, а нескольких факторов. Поэтому в работе использован метод многофакторной корреляции для разработки модели снижения простоя вагона на станции, отражающие статическую

связь величины результативного показателя с группой фанториальных показателей. Функция многофакторной корреляции выглядит так:

л

У = ас +сц, % ... ар , /5/

где р - факториальные показатели.

Но результатам расчета на ЕШ получено уравнение множественной регрессии определения простоя вагона на станции:

2 = 15,03 + 1,889$+ а, 376^+ 1,527Л* + 2,317^ + + 0,014 0,048 Хц,

где ^ - простой вагона под грузовыми операциями в часах; прос

той вагона от прибытия до расформирования; - простой вагона

под накоплением; - простой вагона от окончания формирования

до отправления в часах; Хц- рабочий парк вагонов на станции;

суточный объем погрузки в вагонах.

Из уравнения регрессии видно, что на снижение простоя вагона на станции наибольшее влияние из всех рассмотренных факторов оказывают показатели «Яб,^,«^ «З^ . Следовательно сокращение значений этих показателей приведет к снижению простоя вагона на станции.

В результате анализа основных показателей эксплуатационной работы /отправление, прибытие, погрузка, выгрузка вагонов/ ряда станций установлена большая неравномерность их по дням неделя. Разработаны рекомендации по выравниванию неравномерности выполнения основных показателей эксплуатационной работы станций.

Вопросу рациональному и. эффективному использованию технически) средств на грузовых фронтах /ГШ/ в настоящее время придается особоЕ внимание. Без обеспечения их стабильности и надежного функционирования снижение простоя вагонов под грузовыми операциями невозможно.

Стабильностью работа Г® является его надежность, так нак пог-рузочно-разгрузочные машины /ПРМ/ могут случайно выходить из строя, что повлечет к отказу в работе Г§, или уменьшится его производительность.

Задача заключается в оптимизации резерва мощности технического оснащения ГФ в условиях ограниченной надежности их работы.

Грузовой фронт является системой массового обслуживания /СМО/ с ожиданием, критерием которой служат: вероятность /Р / того, что в момент поступления вагонов все пути грузового фронта заняты, время ожидания начала обслуживания /Г0/, среднее количество вагонов в очереди /ЛРЛ время нахождения вагонов в системе /Г /, количество вагонов в системе /Я /, потери перерабатывающей способности системы /аПс/. Перечисленные критерии описывают пропускную способность системы, т.е. грузового фронта.

При неравномерности перевозок грузов на грузовом фронте образуются сгушэния и разрежения числа вагонов. Сгущения приводят к образованию очередей, отказом в обслуживании вагонов, а разреженшя вызывают простои системы /ГФ/.

Применение теории массового обслуживания для практических расчетов оптимальных параметров функционирования ГФ предприятия требует исследования и оценки основных характеристик входящего потока требований и времени обслуживания рассматриваемого потока вагонов.

При установившейся интенсивности входяп^эго потока /Л/, обеспечить стабильное действие системы можно путем изменения интенсивности обслуживания

Рассмотрим три отношения параметров X и ^ и определим их влияние на показатели и стабильность системы.

3*

Если ^ > I, то в СМО отсутствует установившийся режим. При этом поток вагонов увеличивается, обслуживание не успевает за ним, а очередь растет со временем /при •=—/.

Пропускная способность и доля обслуживаемых вагонов состав-„

ляет в среднем ¿и- и /с- , однако при увеличении очереди и времени ожидания, приводит к тому, что через определенное время вагоны скапливаются на долгое время.

Даже если интенсивность обслуживания равна интенсивности вхо-

у.

дящего потока /^=1/, невозможно полно обеспечить равномерное функционирование системы, из-за случайного характера этих процессов Достичь стабильности в работе системы можно лишь тогда, когда Обеспечивать функционирования ГФ предприятия возможно тогда, когда пропускная способность соответствует грузопотоку. При этом постоянно увеличивается интенсивность обслуживания.

Основным показателем стабильности функционирования системы является надежность работы ПРМ. В качестве основных функций надежности работы ПРМ принимаются: вероятность безотказной работы; время безотказной работы.

Вероятность безотказной работы за период /О/ каждой из ПРМ, обслуживающий грузовой фронт определяется по формуле:

Р(ХГ_ ёЛшг, /6/

где Л {2) -плотность распределения времени безотказной работы в момент времени X /интенсивность отказов/; % -промежуток времени до момента отказа ПРМ, ч. Математическое ожидание времени безотказной работы ПРМ определяется по формуле !г-\

п,

о '

Успешное функционирование грузовых фронтов зависит не только

от безотказной работы ПРМ, но также и от того, насколько быстро

восстанавливается работоспособность ПРМ после возникновения отказа.

Среднее время восстановления ПРМ определяется по формуле:

^ - ' /8/

где Л, - количество случаев восстановления ПРМ; ^ -время

восстановления ПРМ при [ -ом отказе. Показателем надежности взаимодействия работы станции и предприятий является коэффициент готовности грузового фронта, ко-

торый характеризует готовность ГФ к выполнен™, предъявленных погрузочно-разгрузочных работ. Коэффициент готовности Гф определяется по формуле: _ _

Кг = /9/

где 1-1 - средняя продолжительность восстановления ПРМ, ч;

- средняя продолжительность незапланированных отказов в работе грузового фронта из-за занятости ГФ и складов, отвлечения ПРИ по обслуживанию автомобилей.

Таким образом, коэффициент готовности ГФ учитывает возможное снижение перерабатыващей его способности из-за возникновения различной ситуации, приводящей к отказу в обслуживании вагонов.

Определив коэффициент готовности для системы, повышая производительность и мощность грузового фронта, можно обеспечить-его. надежность функционирования и всей системы в целом.

Во второй главе разработаны математические модели оперативного планирования работы маневровых локомотивов на грузовых станциях по обслуживанию подъездных путей предприятий.

В процессе управления транспортно-технологической Системой грузовой станции наступает момент, когда уже известен объем маневровой работы. При этом необходимо определить, каким маневровым локомотивом и в какой последовательности следует осуществить обслуживание грузовых объектов, т.е. составить оперативный план работы локомотивов.

Функциями, выполняемыми маневровыми локомотивами, являются: перемещение одного или групп вагонов из одной точки в другую, подача и уборка груженых и порожних вагонов, маневровые передвижения, холостые пробеги. Таким образом рассматриваемая задача решается после того, как предъявлен поток маневровых работ я исполнению.

В рассматриваемой постановке задачи принят критерий: минимум

суммарного времени ожидания локомотивов работами в течение периода планирования. Период ожидания - время от момента предъявления работы к исполнению до момента начала ее выполнения. При этом учитываются ряд ограничений:

- некоторые работы должны выполняться с нулевым ожиданием /например, замена вагонов на грузовом фронте безбункерной погрузки навалочных грузов/;

- определенные работы взаимозависимы /например, уборка вагонов с грузового фронта должна предшествовать подаче вагонов на этот же фронт/.

Алгоритм формирования объема маневровой работы на грузовых станциях состоит из следующих укрупненных слоков:

- блок формирования потока работ, который обеспечивает последовательный просмотр элементов системы для выявления необходимости обеспечения маневровыми локомотивами в период планирования г . Выявленные работы записываются в массив, где указывается место их проведения и одновременно определяются момент предъявления к исполнению £ -й работы , продолжительность выполнения С -й работы предельный допустимый момент окончания выполнения <. -п работы Т±К\

- блок объединения потока маневровых работ, которым анализируется массив маневровых работ с целью группировки единичных работ, имеющих попутные адреса назначения на одном подъездном пути /рис.2/;

- блок планирования работы маневровых локомотивов, в котором разрешается основная задача алгоритма.

Когда уже известно, что, откуда, куда следует-подавать вагоны, необходимо произвести систематизацию последовательности выполнения маневровых работ. Для этого использован метод "ветвей и гра-

Рис.2 Блок-схема алгоритма 'объединения ааневровых работ.

ниц". В результате определяются нижняя и верхняя границы суммы опозданий локомотива к J\l маневровым работам путем минимизации целевой функции:

£ =17i°V -т£ )-» min, /ю/

тол ' „ . гтт оп

где /г> - опоздание локомотива к £ -ои работе; U'k. ~ опоздание локомотива к И -ой работе /К= I,2,...,V/; V- количество предъявленных маневровых работ к исполнению. Так как Д 7™=ййгн1М.о» то задача заключается в минимизации второй суммы в /10/. 1 Для получения оценок подмножества маршрутов- подач вагонов на гпугюьне объекта, возникающих в процессе ветвления, строят матрицу М0 =/Ш1 = //Гг7-ТГ//. /П/ Требуется определить оптимальную последовательность при выпол нении маневровых работ одним локомотивом при минимальной сумме опо даний его к выполнению работ, т.е. задача сводится к выбору оптимальных значений ^Ut'^f .

Исходя из выражений /10/ и /II/ построена математическая модель задачи

g-Co+Zjd-K)' QiK ¿у,/ min , /12/

при условиях diK G ф } /13/

йгк^н > О , /14/

= Ъ ' /15/

где ф - конечное множество маршрутов.

Задача входит в область дискретного программирования и решает ся методом "ветвей и границ'.'

Рассмотрены два варианта оперативного планирования работы маневровых локомотивов,

В первом варианте используется критерий минимального ожидания локомотивов работами.

Целью разработки данного алгоритма решения задачи является

составление плана работы маневровых локомотивов, минимизирующий функционал: ^

где момент начала выполнения -й работы А^'-м маневро-

вым локомотивом; £>^ц)момент предъявления

-й работы к выполнению.

При разработке алгоритма приняты следующие ограничения по:

- специализации маневровых локомотивов

Ж е = Мк)} ; т/

- моментам предъявления маневровых работ к готовности локомотивов " 1

М])>тах/Ш);гГ0Т(м/)]]]; /18/

- зависимости начала -й работы от завершения предшествующих маневровых работ 7

Г'ш{1А]ША){Сн(Щ) %)/]/, /к/

где множество маневровых локомотивов, которые могут быть

использованы для выполнения работы

множество локомотивов,для которых составляется план'работ; - множество предъявленных работ; - момент готовности

-го маневрового локомотива к выполнению работ; Г множество маневровых работ, которые должны быть завершены до начала

Л'

-й работы; 'Тсж.ОЬМ^)- момент окончания выполнения И/г -й работы М^ -м локомотивом. Во втором варианте оперативное планирование маневровых локомотивов производится по критерию максимального выполнения маневровых работ из числа предъявленных. Для решения задачи разработан алгоритм, в котором предусматривается максимизация следующего функционала:

р = ^ С^Щ) ^ тш /го/

Уь шо

и учитываются следующие дополнительные ограничения:

- выбранные для выполнения работы должны быть завершены до

- 18 -

окончания планового периода Т :

Л £^¡М/[&М/кт}], /21/

- некоторые маневровые работы должны быть выполнены обязательно :

/¡1 , /22/

где множество работ, выполнение которых обязательно;

Л - число шагов алгоритма, необходимых для построения допустимого решения.

Разработанные математические модели оперативного планирования работы маневровых локомотивов отличаются универсальностью и они могут быть использованы на ряде грузовых станций.

В третьей главе разработана методика оптимизации управления обеспечения грузовых объектов предприятий /ТОП/ порожними вагонами.

Выполнение основных показателей работы грузовых станций во многом зависят от ритмичного обеспечения порожними вагонами. На ГОП не всегда равномерно поступают порожние вагоны при необходимости в них. Это необходимо учитывать при создании технологического резерва порожних вагонов. Задача ритмичного обеспечения ГОП порожними вагонами в условиях неравномерного их поступления сводится к определению оптимального размера резерва порожних вагонов. Если в резерв оставлять весьма большое количество порожних вагонов, то он разумеется обеспечит все случайные отклонения поступления вагонов. Но наличие большого резерва связано с высокими издержками его содержания. И наоборот, при отсутствии достаточного количества порожних вагонов увеличиваются затраты, связанные с простоем 11РМ и сверхнормативным хранением грузов на складах ГОП.

Проведенным анализом установлено, что вагоны на дороге используются все хуже. Совершенствование метода распределения и использования вагонов позволит решить проблему своевременного вывоза грузов для всех потребителей на подвижном составе. Сложившийся

порядок распределения порожних вагонов по предприятиям приводит к несбалансированности имеющегося парка вагонов с потребностями в перевозках грузов или вывозе готовой продукции и к нерациональному их использованию. Все эти факторы необходимо учитывать при построении моделей управления парком порожних вагонов. В данной главе работы для оптимального решения поставленной • задачи применена теория управления запасами для трех различных производственных ситуаций: I. Оптимизация обеспечения ГОП порожними вагонами при условии, что спрос детерминированный и интенсивность поступления требований на них V единиц в сутки. Допустим, что ГОП за интервал времени & требуются порожние вагоны в количестве /г - тип порожних вагонов/. Суточные затраты на подачу вагонов равно . Затраты, связанные с простоем порожних вагонов -ь -го типа в единицу времени

ППР ^

, Количество вагонов -г- -го типа в одной подаче /l¿ . Интервал

между подачами Т . Необходимо определение оптимального числа порожних вагонов в одной подаче и интервала времени медду подачами при минимальных затратах.

Для рассматриваемого случая общие затраты за интервал времени Э определяется по Формуле: ш

при ограничениях и и ^

<1-1 - ¡¿■Со ) I

+ э^ - пьСп ; Э* = За. >

3/ • Эх = J . /24/

Для определения оптимального числа порожних вагонов типа и интервала между подачами Т0 обозначим слагаемые формулы /23/ следующим образом : Ппр ■

У/ --^т— , Ч - X • /25/

Используя условия ограничения /24/ определяется оптимальное число вагонов типа -Ь в одной подаче

л - /I~ТЩАйП , ,

Количество подач вагонов типа в интервале времени <0

определяется по формуле , „

/я . _ ^ -

~ л 4 - Т • /27/

Подставляя значение И^ из /26/ в формулу /27/ определим оптимальный интервал времени между подачами

т - -лГШШР /рй/

- - V У»'¿У? • /28/

Чтобы найти минимум общих затрат Hi о и TQ необ-

ходимо взять производную выражения /23/ по ill ж приравнять нулю, в результате чего получим:

З+о (пъ) ^¿MOUdfi . /29/

2. Математическая модель обеспечения ГОП порожними вагонами при их дефиците на станции. При дефиците вагонов станции и предприя' тия несут дополнительные издержки. Оптимизация обеспечения ГОП порожними вагонами производится при минимальных общих затратах.

Общие суточные приведенные затраты: Елр- EoS+^g ~'>-№¿¡1 при ограничении (9 6 V^ ;

где Ео5- общие затраты, связанные с работой маневровых локомоти-

вов, простоем вагонов в ожидании погрузочно-разгрузочных работ и под грузовыми операциями; ^ - дополнительные затраты за счет дефицита порожних вагонов, связанные из-за простоя ПРМ с бригадой, с потребностью дополнительных складских емкостей, хранением и замедлением оборота груза.

Бели принять : Ьл - 4 -J^rpf} ^У = мп-м ' J

4 _ AtizM.. * < -j- AL - M„-.

- аПГ f j Lrt- -Fin: > 'fin--

л/т

ч ; <-П~ гпп > то общие приведенные затраты составляют :

где /Т)п_ - число подач вагонов на ГОП в сутки; У^п - число вагонов в одной подаче; - продолжительность одной подачи; -стой

мость одного локомотиво-часа работы маневровых локомотивов; М -наличное количество порожних вагонов на станции в сутки.

Дифференцируя уравнение /30/ по М и приравнивая нулю, получим оптимальное значение М :

. /31/

Дифференцируя уравнение /30/ по и приравнивая нулю, получим оптимальное значение количества вагонов в одной подаче :

Л, • ш

Значение из выражения /32/ подставляя в формулу /31/ получим оптимальный наличный запас порожних вагонов на грузовом

объекте предприятий : .

М ¿ л Рд. /у 7 илс4 _ .

Мо = ' /33/-

Уравнение /33/ справедливо только в том случае, если суточный дефицит порожних вагонов

3. Математическая модель обеспечения ГОП порожними вагонами при случайном характере спроса. Допустим, что ^ 0 - случайный спрос порожних вагонов ГОП за сутки. Спрос на порожние вагоны может быть меньше наличного количества их на станции, т.е. У/^М илу наоборот Обозначим: плотность распределения

№ при непрерывном распределении спроса на порожние вагоны; плотность распределения при дискретном распределении спроса на порожние вагоны;

А| - наличный запас порожних вагонов на станции к началу периода Т ; ¿Цо - расходы, связанные с простоем порожних вагонов на ГОП за период Т ; Спс^. - расходы, связанные с подачей одного вагона; 0-пот ~ потери из-за дефицита вагона приходящиеся на один вагон за период Т .

Математическое ожидание суммарных расходов за период Т при непрерывном распределении спроса на порожние вагоны составляет

1Шп]-> /Я1п /34/

при учете ограничений < Л? ->• А}-л/ ;

и/^ .

Оптимальный запас порожних вагонов на станции М0 достигается при минимумв

При дискретном распределении спроса за период Т математическое ожидание суммарных расходов составляет

Е{м) ^Шп , /35/

Оптимальное значение запаса порожних вагонов на станции будет достигнуто при одновременном выполнении неравенств:

Е(Мо)-£Ш,-1) ± О , £(м0+О-ЕШ ^ О.

На основе данных статистического анализа работы станции и ГОГ выявляются функции распределения каждой из этих случайных величин. Затем значения величин генерируются с использованием их статистических функций распределения случайной величины. Далее на основан! составленной программы иммитируется на ЭВМ реальные процессы работы грузовых объектов по подаче, простою и использованию порожних вагонов. В результате расчетов по всем заданным размерам Лв вычисляется зависимость суммарных расходов от размеров начального остатка порожних вагонов.

Процесс моделирования повторяется для многих значений величго начального запаса порожних вагонов на станции, пределы изменения которого принимаются от минимального до максимального в соответствии с вместимостью путевого развития грузового фронта ГОП. Шаг изменения начального запаса д.л/ выбирается таким, чтобы было возможно по результатам расчетов графически прёдставить зависимость суммарных расходов от величины начального запаса. Как только суммарные расходы начнут возрастать, можно прекратить расчеты.

Четвертая глава посвящена определению экономической эффектм ности от применения разработанных математических моделей оптимиза'

ции взаимодействия работы грузовой станции и грузовых объектов предприятий.

Произведен анализ и расчеты экономической эффективности от сокращения простоя вагонов в ожидании подачи и уборки й под грузовыми операциями на примере станции Ташкент-Товарная. Экономический эффект получен за счет проведения на станции и ГОП организационных и технических мероприятий. Расчеты показывают, что внедрение мероприятий по усилению мощности станции и грузовых фронтов позволяет сократить простой вагонов.

Далее в работе сделаны экспериментальные расчеты на основании разработанного алгоритма и составленной программы по оптимизации планирования работы маневровых локомотивов на примере станции Ташкент-Товарная. В результате решения задачи получен оптимальный вариант планирования работы маневрового локомотива.

Произведены расчеты по определению экономического эффекта на основании разработанных математических моделей оптимизации обеспечения грузовых объектов предприятий порожними вагонами.

основше вывода

Теоретические и экспериментальные исследования, проведенные в работе, позволяют сделать следующие основше выводы и "предложения.- *

1. Для улучшения использования вагонов и локомотивов разработана комплексная технология эксплуатационной работы железнодорожных станций и подъездных путей. При этом предложена система моделей

по определению оптимальных планов подачи и уборки вагонов с учетом .рациональной работы маневровых средств. Нахождение оптимального взаимодействия подъездных путей и станции основано на обеспечении минимизации простоя подвижного состава и эксплуатационных расходов.

2. Перерабатывающая способность грузовых станций и подъездных путей во многом определяется успешностью и взаимодействием всей технологии перевозочного процесса по обслуживанию вагонов и локо-

мотивов. При этом мощность технических средств станции и грузовых фронтов не просто должны обеспечивать заданный объем работы по погрузке или выгрузке, но и осуществить это в оптимальном технико-экономическом режиме, обеспечить условия наилучшего использования маневровых локомотивов, подвижного состава, погрузочно-разгрузоч-ных машин и др. В связи с этим разработано и предложено математические модели по оптимизации оперативного плана работы маневровых локомотивов, обеспечения грузовых объектов порожними вагонами.

3. Анализ неравномерности показателей эксплуатационной работы грузовых станций показывает, что суммарная ошибка при длительном непрерывном планировании будет меньше, если ежедневно прогнозировать значение показателя с учетом разницы между средним значением рассчитываемого дня недели и определение влияния дня недели на прогнозируемое значение показателя.

При решении вопросов технического оснащения и совершенствования технологии работы станций необходимо обеспечить такое соотношение между объемом выполняемой работы и применяемыми средствами, чтобы общие расходы в процессе эксплуатации были минимальными.

4. Одной из задач, необходимых для эффективного функционирования автоматизированной системы управления грузовыми станциями является оперативное планирование работы маневровых локомотивов по обслуживанию -подъездных путей промышленных предприятий.

При решении этой задачи использованы различные критерии оптимальности и целевые функции, зависящие от технологических условий выполнения маневровых работ на грузовых станциях: - минимизация суммарного времени ожцдания локомотивов работами, предъявленными к выполнению или минимизация порожних пробегов локомотивов; -максимизация количества работ, выполненных в течении периода планирования или количества переработанных вагонов.

5. Рассмотрены и предложены две модели планирования работы .маневровых локомотивов:

- все предъявленные варианты работ в период планирования должны быть выполнены, а продолжительность ожидания локомотивов работами - минимальна;

- должно быть выполнено максимальное количество маневровых работ из числа предъявленных.

. На основании разработанной математической модели составлена укрупненная блок-схема алгоритма оптимизации последовательности выполнения маневровых работ.

6. Рассмотренный'' алгоритм планирования работы маневровых локомотивов предназначен для оптимального распределения работ между локомотивами и выбора очередности их выполнения по критерию минимальной продолжительности ожидания локомотивов работами.

7. Для рационального использования вагонного парка и повышения его производительности /в первую очередь за счет сокращения порожнего пробега вагонов/, предложена методика определения оптимального размера резерва порожних вагонов.

!•■•- 8. В работе произведены расчеты экономической эффективности от сокращения простоя и времени обслуживания вагонов на примере станции Ташкент-Товарная. Экономический эффект получен за счет проведения на станции организационных и технических мероприятий.

9. Расчеты и анализ показывают, что достигнуто сокращение времени простоя вагонов на станциях и грузовых объектах на 32 %. Это дало возможность внедрить организационные /изменение существующего технологического процесса станции и подъездных путей, совершенствование способов перевозки грузов, использование пакетных и уплотненных способов перевозок/ и технические мероприятия /увеличение количества маневровых локомотивов, замена устаревших погрузочно-разгру-зочных механизмов на новые, строительство дополнительных путей на

грузовых объектах и станциях/. Получен 220 тыс.руб экономии в год на примере одной станции /по расценкам 1991 г./ Эффективность развития грузовых объектов и станций увеличивается за счет ритмичной и ускоренной подачи вагонов и доставки грузов.

10, Разработанные методики, математические модели и алгоритмы взаимодействия грузовой станции и подъездных путей предприятий могут быть использованы при решении аналогичных задач и на других станциях, дорогах и промышленных предприятиях.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Турсунбаева Н.К. Исследование факторов, влияющих на простой вагонов //Ташк ент, ин-т.инж.ж.д.трансп.-Т.,1988,-с.65-71.Сб.научн. трудов, вып.205.

2. Турсунбаева Н.К. Анализ неравномерности эксплуатационной работы грузовых станций. 1988.-14 с. -Деп.рук.ЦНИШ'ЭИ МПС ж.д. Д.89, 3I.UI.89 № 4637.

3. Чурсунбаева Н.К. Исследование взаимосвязи вместимости грузовых фронтов и объема местной работы /сокращение простоя местных вагонов/ 1990.' -14-с. .гДеп.рук.*ЦНИИГЭИ МПС ж.д. Д.90,1.07.91 № 5225.

4. Джумабаев С.М.,проф., Туйчиев Э.Г. ,доц., Турсунбаева Н.К.

докл.ХХНУ научно-технической конференции, Ташкент, 1989. - 10 с.

5. Туйчиев З.Т.,доц., Турсунбаева Н.К., асс. Методика расчета показателей надежности функционирования грузовых фронтов предприятий /Тез.докл.ХХХХГУ научно-технической конференции, Ташкент, 1991.-10 с.

6. ТуРсУнбаева н.К. Использование технических средств и эффектив ность усиления мощности станции /Ташкент, ин-т.инж.ж.д.трансп. Т., 1989. -с.56-61, Межвузовский сборник научных трудов, вып.214/54.

Подписано к печати ОС. 1993 г. Формат 60 х 84 1/16 Объем П8Ч.Л, Заказ $ Тираж 1Си экз.