CC BY
53
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИ РАСЧЕТЕ ПЛАНА ФОРМИРОВАНИЯ ПОЕЗДОВ С УЧЕТОМ РАЗВИТИЯ ПОЛИГОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
DOI 10.24411/2072-8735-2018-10261
Маловецкая Екатерина Викторовна,
Иркутский государственный университет путей сообщения, г. Иркутск, Россия, katerina8119@mail.ru
Ключевые слова: полигоны курсирования, транзитные вагонопотоки, модели поездообразования, провозная способность, повышение норм веса на участке, параметр накопления, участковая скорость, передача вагонов по стукам, провозная способность способность.
За последнее время неоднократно поднимается вопрос увеличения транзит-ности вагонопотоков, который требует принятия новых технологических решений, реализуемых на созданных полигонах курсирования по принципам планирования на предстоящий период в разрезе года, месяца, суток, смены, с учетом уменьшения влияния человеческого фактора за счет логической связности выходов и входов подпроцессов, а также применения организации перевозок грузов повагонными отправками в составах многогруппных поездов, следующих на протяженных маршрутах с обменом отдельных вагонных групп на сортировочных станциях, встречающихся по пути следования, в контексте совмещенного расписания для всех станций полигонов с использованием технологий Цифровой железной дороги. В связи с этим требуется определить список основных показателей, разработанный индивидуально для каждой железной дороги сети, а также полигонов, которые будут закреплены, а по необходимости корректироваться, исходя из внешних и внутренних факторов. На сегодняшний день особо актуально поставлены вопросы о разработке пошаговой инструкции по принятию решений по оперативной корректировке плана формирования диспетчерским аппаратом станций и региональных дирекций с перечнем порядка действий по выработке предложений и их согласованию. Полный комплекс мероприятий по изменению структуры эксплуатационных показателей требует включения в себя построения процессных моделей производственного блока холдинга "РЖД", а также создания инновационной системы эксплуатационных показателей полигонов. Требуется в кратчайшие сроки установить перечень показателей, которые будут подвержены наблюдению и контролированию в сложившихся условиях, что позволит систематизировать процесс контроля принятия решений, обеспечив его адекватной информацией.
Информация об авторе:
Маловецкая Екатерина Викторовна, к.т.н., доцент кафедры "Управление эксплуатационной работой" ФГБОУ ВО Иркутский государственный университет путей сообщения, г. Иркутск, Россия
Для цитирования:
Маловецкая Е.В. Актуальность применения имитационного моделирование при расчете плана формирования поездов с учетом развития полигонных технологий // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2019. Том 13. №4. С. 48-53.
For citation:
Malovetskaya E.V. (2019). Relevance of application imitating model operation when calculating the plan of formation of trains taking into account development polygon technologies. T-Comm, vol. 13, no.4, pр. 48-53. (in Russian)
T-Comm 1ом 13. #4-2019
Новые условия работы на рынке железнодорожных перевозок, множественность операторов подвижного состава, продолжающаяся структурная реформа приводят к поискам новых решений эффективной организации перевозочного процесса. Как один из вариантов - применение объединение дорог до полигонов, позволяющих ускорить продвижение bütoj юнотоков по сети.
Провозная способность всего полигона в целом напрямую зависит от числа ограничивающих участков в независимости от рода этих ограничений (технические, технологические, организационные). Появление любой проблемной Ситуации на Дальнем Востоке, Забайкальской или ВосточноСибирской железной дороге достаточно быстро затронут также соседние магистрали. Поэтому предоставление всем подразделениям необходимых ресурсов в самом широком понимании этого термина должно стать главным требованием.
Остановимся более детально па Восточном полигоне, самом передовом на всей сети.
Эксплуатационная длина железных дорог восточного полигона составляет 17207 км, в том числе длина электрифицированных линий - 9196 км (53,4%). Доля двухпутных линий - 7525 км (43,7%). Основные направления оборудованы автоматической блокировкой - 12144 км (70,6%). Полуавтоматической блокировкой оборудовано 29,4 % линий. Диспетчерской централизацией оборудовано 9669 км (56,2%). На полигоне имеется 810 железнодорожных станций, в том числе 8 сортировочных, 6 пассажирских, 58 участковых, 109 грузовых, 629 промежуточных.
Па полигоне имеется 15 эксплуатационных вагонных депо. Плечи гарантийного проследования грузовых вагонов составляют до 1300 -1400 км. На полигоне функционируют 4 центра управления содержанием инфраструктуры (ЦУСИ).
Перевозочная работа на восточном полигоне характеризуется постоянным увеличением грузооборота со следованием основного потока грузов в морские торговые порты Восточный, Находка, Банино, Владивосток, Поеьет. Увеличиваются размеры передачи грузов через погранпереходы. Имеет место высокий уровень заполнения наличной пропускной способности участков.
Предусматривается дальнейший рост объемов погрузки в порты Дальнего Востока с увеличением грузопотока по Транссибу и БАМу на 30% в перспективе до 2020 г.
Обеспечение подразделений ресурсами необходимо подкрепить реализацией соответствующих технологически достаточных организационных построений в границах Восточного полигона. В виде примера можно рассмотреть работу энергетического тягового хозяйства, как основного стимулирующего фактора к дальнейшему повышению транзитного потенциала Транссиба [I].
Например, на перегонах Ния - Небель и Небель — Кирен-га из-за проблем с системой энергоснабжения, одновременно может находиться только один тяжеловесный поезд. Из-за недостаточного путевого развития промежуточных станций направления Лена-Хани возникают затруднения с обгоном и скрещением поездов, следующих в пакете. Следовательно, первоначально необходимо провести ряд комплексных мероприятий, йо увеличений мощности железнодорожного направления.
Дальнейшая система пропуска тяжеловесных поездов, имеющих повышенную дину, в больших количествах, будет реализована после снятия ограничений инфраструктуры, в первую очередь по устройствам тягового электроснабжения и контактной сети.
Все последующие инвестиции должны быть поддержаны и доказаны с научной точки зрения и поддержаны эффективными технологиями организации движения грузов от мест погрузки до конечных пунктов. Необходимо также отметить факт снижения участковой скорости и производительности локомотива в текущем году на Восточном полигоне, и это имеет объективное обоснование.
По итогам работы за 2 месяца 2018 г. отставание по участковой скорости от установленного норматива составляло 1,0 км/час, начиная с марта дорогой при серьезном росте объема перевозок, в условиях максимальной нагрузки по количеству пропускаемых поездов в период летне-путевой компании было обеспечена устойчивая динамика на сокращение потерь и по итогам работы за 8 месяцев дорога вошла в план [2],
Последние два месяца (сентябрь и октябрь) привели к снижению скорости продвижения поездопотока. Необходимо отметать, что по состоянию на 20 сентября 2018 г. дорога выполняла плановое задание по участковой скорости на 100,4% (при плане 45,4 км/чае, факт - 45,6 км/час, +0,2 км/час), а отставание по производительности локомотива составляло 24 тыс. ткм. брутто (план - 2359 тыс. там. брутто, факт - 2335 тыс. ткм брутто).
Серьезные проблемы, объективно повлиявшие на продвижение поездо потока и выполнение показателей, начались в сентябре т.г. в период проведения длительных закрытий па перегонах Забигуй - Черемхово и Танхой — Переемная, а также при ликвидации последствий сходов подвижного состава на перегонах Слюдянка-2 - Ангасолка ВосточноСибирской железной дороги и Куэнга - Приисковая Забайкальской железной дороги.
В результате было замедлено продвижение поездо!ютока, особенно па участке Черемхово - Иркутск, что стало причиной существенного снижения пропускной и перерабатывающей способности станции Иркутск-Сортировочный и, как следствие, накопления на участке более 30 разборочных поездов и роста наличия транзитного поездопотока па всех диспетчерских участках дороги. На 30 сентября общее наличие па ВСЖД — 73438 вагонов, в т.ч. транзитный парк -26091 вагон при плане 19150 ваг (+6941 вагой). На 6 октября на дороге наличие вагонного парка - более 74,5 тыс. вагонов, что выше уровня прошлого года более чем на 6670 вагонов, из них транзитная часть — 25 тысяч вагонов, выше плана и уровня прошлого года более чем на 6 тысяч вагонов.
Кроме того, веобеслечение передачи поездов по внешним стыкам дороги привело к завышению парка вагонов (особенно транзитных), массовым сменам локомотивных бригад на линии, и соответствующему дефициту локомотивных бригад на узловых станциях.
С 2010 г. ОАО «РЖД» осуществляет политику, которая направлена па увеличения массы поезда и использования тяжеловесных поездов при осуществлении грузовых перевозок. В 2015 г. компания представила программу по развитию тяжеловесного движения поездов до 2020 г. В ней ставится целью наращивание количества тяжеловесных поездов на
Т-Сотт Том 13. #4-2019
При этом имеющиеся автоматизированные средства ДОЛЖНЫ обеспечить разработку эффективного и надежного графика движения поездов, при котором осуществляется автоматизированный расчет показателей надежности системы движения грузовых поездов по расписанию [4J. Использование технологии работы но организации движения грузовых поездов по расписанию приводит к тому, что необходимо рассматривать взаимодействие многих транспортных процессов, как единый механизм, не допускающий отклонений каких-дибо составляющих подпроцессов, а именно, разработку графика движения грузовых поездов совместно с увязкой вагонопотоков и учетом логистических схем продвижения грузовых потоков при эффективны« сочетаниях нормативных и технологических решений. 11а железнодорожном транспорте также имеются типовые модели управления, которые позволяют оптимизировать перевозочный процесс в части, касающейся эксплуатационной работы.
Вопросы организации вагонопотоков в поезда могут быть рассмотрены и реализованы различными методами, но наиболее широкое распространение получили два:
— методом моделирования последовательности интервалов между моментами окончания накопления составов на путях парка станции с использованием функции распределения;
- методом моделирования разложения расформировываемых составов, поступающих на станцию в переработку,
В первом методе процесс образования поездов как таковой отсутствует, поэтому в рассматриваемой модели реализован второй способ. Как известно из практики, большинство процессов, происходящих на железнодорожном фане-порте, носят случайный характер. Поэтому сформированная модель должна отражать характер взаимодействия вссх элементов с учетом случайных факторов. При этом текущее значение величин отдельных групп вагонов, согласно [5], определяется по формуле:
Vi fnF(in',p) | (1)
F(m^=Z, (2)
где Z¡ — случайное распределенное число из совокупности случайных чисел, равномерно распределенных в интервале от 0 до +1; тф - средняя величина группы вагонов i назначения, равная |4|:
m^NUn^O 9-0. lk„J ^N/0.4ч„,р (3)
где Ni -рассматриваемый вагон о лото к i назначения; к„„,~ общее количество назначений согласно плану формирования поездов; и - общее число поездов, прибывающих в расформирование в расчетный период.
Все посуточные колебания поездопотоков, а также впут-рисуточная неравномерность, как показал ряд исследований |5],[6|. описываются нормальным законом распределения. В процессе моделирования расформирования поездов новые расчетные параметры имитируются на очередные сутки. При этом текущее значение получается с применением случайного числа Z,, а также интегральной функции распределения
N=Ncp+kvNcp(ZZr3), (4)
Ncp - Среднесуточное число поездов, которые расформировываются на станции; kv - текущий коэффициент вариации.
По итогам процесса моделирования был составлен алгоритм формирования различных категорий групповых поездов. В процессе накопления вагонов и но итогам его завершения подсчитыкаются следующие величины для каждого назначения плана формирования:
- общий параметр накопления составов —с;
- количество накопившихся составов Z7V„№(,;
- время накопления составов £T„aKi ;
- вагон о-часы накопления l'BmlKi
По итогам ряда экспериментов были получены уравнения регрессии для кодированных значений отдельных факторов. Полученная адекватная линейная модель имеет вид полинома первой степени. По установленным коэффициентам взаимодействия bij была определена степень влияния каждого фактора на параметр оптимизации:
c(XiJCbXj)=13.973-0.36xi-0.3925x2+0. 90 75хг0.1475х,хг 0,50 75х /Л";+/). 3 2лч\".,-1.OOSx
для групповых поездов с нефиксированной величиной групп и прикрепленных к расписанию;
е<х^х2гх_,)=17.356+0.0238х,+0. 836vr0.2862xj+L538x,xr 0.624xiX3+lM4x>\r0.2HH7x,x2xs
для групповых поездов с фиксированной величиной групп и прикрепленных к расписанию.
где х, - факгор, характеризующий изменение доли поездов, в составе которых есть данное назначение; X} - фактор, характеризующий изменение величины группы; дг{ - фактор, характеризующий интервал прибытия поездов.
Помимо уравнений регрессии для кодированных значений факторов были также получены уравнений регрессии для натуральных значений. При переходе к натуральным значениям переменных коэффициенты регрессии изменяются, и уравнения примут вид:
gj)=12.344-1.3II 3s- 0.548g+0.07511+1.39625sg-0.004si+0,017 7gl-0.049sg/
для групповых поездов с нефиксированной величиной групп и прикрепленных к расписанию;
c(s,g,I)°=18.3 77+3.322s-0.593g-0.01081+1.194sg+0.2350sl+0.0J4S6gI-0.0145sgl для групповых поездов с фиксированной величиной групп и прикрепленных к расписанию.
По результатам проведенных экспериментов получены зависимости параметров накопления с{у,£,1) и ожидания сi{I,g,N). Здссь, s - доля поездов, в составе которых есть данное назначение; g - величина г руппы; I - интервал поступления вагонов па мути сортировочного парка.
По итогам проводимого эксперимента был установлен ряд зависимостей, позволивший определить поправочные коэффициенты, которые могут быть применены при расчете затрат вагопо-часов и л оком от и во-часов при групповом формировании (табл. 1), с помощью которых можно проводить оперативную корректировку плана формирования поездов.
Применение данных коэффициентов и формул позволит оперативно корректировать план формирования поездов. Необходимо отметить, что па сегодняшний день особо актуально поставлены вопросы о разработке пошаговой инструкции ею принятию решений по оперативной корректировке плана формирования диспетчерским аппаратом станций и региональных дирекций с перечнем порядка действий по
выработке предложении и их согласованию, периодичность и пр. Также необходимо сказать о важности соблюдения баланса в загрузки всей инфраструктуры в целом, а не отдельных полигонов [7].
Таблица 1
Расчетные уточненные формулы для определения суточной затраты вагоно-часов при групповом формировании
Ж га Операции Групповые поезда
и £ II |
о с. £ Накопление (свободное расписание) c(s,g)m i-(s.gim
Q. С Накопление {фиксированное расписание) c(s.g)m(2 - J_ ) a,„ßn,P c(s.g)m f(2+(l+y)(l-aljm)ßl
к га
и о Дополнительные ма- п.^пАТф n.yrnd Тф
=: о невры по соединению
L_ групп
Накопление и ожидание I. lc(s.g)mß C(S,g)m
расписанпя П+ВП+v-a-Jlva......
IQ Станции с последователь- n.Jim (I3.44±0.48ßm) $13.44+0.48ßm)+ (alm-l)(9.72+0.031m)J
С С ным расположе- 60 Пд/ЬпбО
й- нием парков
л а = О I Станции с n,Jlm £(13.56+0.6ßmJ+
и ю =• % || о 5 параллельным расположением (13.S6+0.6ßm) 60 +(a„m-I) (9.78+O.QSml Jn^ßmöO
fr 1 парков
СЕ О ей -е- [ 1 среработка - -
Дополнительная стоян-
ка транзитных поездов
На сегодняшний день остро стоит задача эффективного управления парками вагонов на полигонах. Исходя из всего вышеперечисленного, хотелось бы отметить, что в новых сложившихся условиях работы необходимы провести анализ и выявить перечень, показателей, значение которых может корректироваться в зависимости от поездной обстановки на рассматриваемый период, для каждой из дорог и полигонов [8). С учетом работы полигонов необходимо рассмотреть перечень следующих основных показателей:
- нормы выполнения графика движения поездов;
- пробег локомотива;
- степень отказов технических средств;
- общий вагонный парк.
Также, принять ряд мер:
- организовать работу по перераспределению локомотивных бригад между структурными подразделениями;
- установить задание и обеспечен контроль за следованием локомотивных бригад на удлиненных плечах обслуживания;
- организовать пополнение поездов на участковых станциях для повышения составное™ поездов, в т.ч. передаваемых но стыкам дорог.
- обеспечен мониторинг простоя локомотивов с простоем более 30 минут от прибытия до сдачи локомотивной бригады по трем часовым периодам работниками сменного аппарата ДЦУП е принятием оперативных мер по исключению простоя.
- установлен контроль за простоем поездов на промежуточных станциях более 20 минут. Для исключения задержек поездов на поездо-участках под пропуск пассажирских пригород-пых поездов и т.д., обеспечить наличие поездов на участках по 3-х часовым периодам согласно нормативного графика.
- обеспечение выполнения норм времени по прицепке/отцепке локомотивов-толкачей [¡а горно-перевальном участке.
Дополнительно для обеспечения установленных параметров необходимо:
- дирекциям тяги обеспечить потребную заставку локомотивных бригад в ipyзовом движении, для Восточного полигона;
- обеспечить содержание эксплуатируемого парка локомотивов;
- организовать выполнение оборота локомотива на станциях не более 5 часов.
- обеспечить развоз местного груза в первую половину суток не менее 60%.
- обеспечить снижение количества отказов технических средств. Выработать мероприятия, обеспечивающие безаварийную работу технических средств и стабилизацию эксплуатационной работы дороги. Комплекс перечисленных показателей достаточно емко характеризует перевозочный процесс, организованный в новых условиях работы на полигонах, и отражает рыночные требования в работе основного перевозчика ОАО «РЖД», однако, их применение требует дальнейших исследований, обоснований и дополнений.
Полный ком апекс мероприятий, направленный па улучшение качества работы полигонов должен включать пересмотр показателей эксплуатационной работы, выявление как акгуаль-ных, так и утративших актуальность с последующей разработкой системы нормирования показателей эксплуатационной работы с переходом на экстерриториальные полигонные принципы (взамен территориальных в границах железных дорог), с учетом динамических транспортных схем обращения вагонов компаний-операторов, логистики грузоотправителей, равномерного размещения парков на сети дорог.
Литература
1. Шенфельд К.П. Развитие системы качественных показателей перевозочного процесса в условиях структурной реформы железнодорожного транспорта. Инновационные фактиры развития Транссиба на современном этапе: сборник материалов. Часть 2. Новосибирск: СГУПС, 2013. С. 151-153. ISBN 978-5-93461-592-6.
2. Доклад генерального директора - председателя правления открытого акционерного общества «Российские железные дороги» О. В. Бел Озерова на расширенном итоговом заседании правления ОАО РЖД // Железнодорожный транспорт. 2018. № 1. С. 4-10.
3. Шенфельд К.П. Скорость на рейсе вагона — комплексный показатель качества перевозочного процесса // Железнодорожный транспорт. 2012, №28. С. 20-23. ISSN 0044-4448.
4. Инструкция по разработке графика движения поездов в ОАО «РЖД»: [инстр.: утв. Распоряжением ОАО «РЖД» 27 дек. 2006: по состоянию на 27 дек. 2006 г.]. VI.: ОАО «РЖД», 2006. 62 с.
5. Сотников Е.А.. Шенфельд К.П Неравномерность грузовых перевозок в современных условиях и ее влияние на потребную Пропускную способность участков // Вестник BI1ИИЖТ. 201 I. №5. С. 3-9. ISSN 2223-9731.
6. Кобзев С.А.. IПарок В.А. О резервах производственных мощностей в условиях множественности операторов подвижного состава //Железнодорожный транспорт, 2013. №8. С. 16-22.
7. Абуладзе Л.В., Еиченов А.Г.. Телия ГАП-, Месхидзе З.Д. Интенсификация переработки групповых вагононотоков // Железнодорожный транспорт. 1990. №7. С. 13-16.
8. Шаров В.А. Новые риски при реализации единого интегрированного планирования на железнодорожном транспорте общего пользования // Наука и техника транспорта. 2016. №2. С. 87-93.
52
RELEVANCE OF APPLICATION IMITATING MODEL OPERATION WHEN CALCULATING THE PLAN OF FORMATION OF TRAINS TAKING INTO ACCOUNT DEVELOPMENT POLYGON TECHNOLOGIES
Ekaterina V. Malovetskaya, Irkutsk State Transport University (IrGUPS), Irkutsk, Russia, katerina8119@mail.ru
Abstract
Lately the question of increase in speed of following of traffic volumes without processing which requires the new technology solutions realized on the created grounds of running by the principles of scheduling for the forthcoming period in a section of year, month, day, changes taking into account decrease of influence of a human factor due to the logical connectivity of exits and entrances of sub-processes and also application of a system of transportations in group trains on the long routes with replacement of groups of cars at way stations in the course of the schedule united on all stations of a railway system with use of technologies of the Digital railroad is repeatedly brought up. In this regard it is required to define the list of indexes for a single railroad and the ground which are established and adjusted depending on external and internal factors. It should be noted that today topical issues about development of the instruction of a decision making for expeditious updating of the plan of formation by the dispatching office of the stations and regional directorates with the list of an operations procedure. It is necessary to define in the nearest future a set of indicators which are subject to monitoring and monitoring in new conditions and allow to provide decision-making process with adequate and sufficient information.
Keywords: grounds of running, transit traffic volumes, model of drawing up trains, carrying ability, increase in standards of weight on the site, the accumulation parameter, local speed, transfer of cars on knocks, carrying ability.
References
1. Schonenfeld K.P. (2013). Development of a system of quality indicators of transportation process in the conditions of structural reform of railway transport. Innovative factors of development of the Trans-Siberian Railway at the present stage: collection of materials. Part 2. Novosibirsk: SGUPS, 2013, pp. 151-153. ISBN 978-5-93461-592-6.
2. The report of the CEO - the chairman of the board of Russian Railways open joint stock company O.V. Belozerov at an expanded final board meeting of JSC RZD. Railway transport. 2018. No. 1, pp. 4-10.
3. Schonenfeld K.P. (2012). Speed on trip of the car is a complex indicator of quality of transportation process. Zheleznodorozhny Transport Magazine. No. 28, pp. 20-23. ISSN 0044k4448.
4. The instruction for development of the train schedule in JSC "Russian Railways": [instr.: Order of JSC "Russian Railways" 27 Dec. 2006: as of 27 Dec. 2006]. Moscow: JSC "Russian Railways", 2006. 62 p.
5. Centurions E.A., Schonenfeld K.P. (2011). Irregularity of freight transportation in the modern conditions and her influence on a required channel capacity of sites. Messenger of VNIIZhT. No. 5, pp. 3-9. ISSN 2223-9731.
6. Kobzev S.A., Sharov V.A. (2013). About reserves of production capacities in the conditions of plurality of operators of the rolling stock. Railway transport. No. 8, pp. 16-22.
7. Abuladze L.V., Bichenov A.G., Thalia G.Sh., Meskhidze Z.D. (1990). Intensifikation of processing of group traffic volumes. Railway transport. No. 7, pp. 13-16.
8. Sharov V.A. (2016). New scratches at realization of the uniform integrated scheduling on public railway transport. Transport Science and technology. No. 2, pp. 87-93.
Information about author:
Ekaterina V. Malovetskaya, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Irkutsk State Transport University (IrGUPS), Irkutsk, Russia
