CC BY
11
УДК 656.022.1(100)
КОЗАК В.В., голова Державно! адмшстрацп залiзничного транспорту Украши «Укрза-лiзниця»
Формування моделi оперативного управлшня вагонопотоками у межах МТК за умови штероперабельносп транспортной системи
Вступ
Ринки транспортних послуг краш генеруються всieю системою !х економiч-них вщносин i видiв господарсько'1 дiяль-ностi, а також процесами товарного руху в свiтовiй торгiвлi. В зв'язку з цим рвениям Ради глав урядiв Спiвдружностi Не-залежних держав в 2009 року була затвер-джена Програма реалiзацii приоритених напрямкiв спiвробiтництва на перюд до 2020 року, одним з основних завдань яко! е виршення проблеми «Актуалiзацii «Схеми транспортних повщомлень на пе-рiод до 2020 року» з урахуванням формування мiжнародних транспортних систем залiзничного транспорту».
Таким чином, на сьогодш для Укрза-лiзницi одним iз основних напрямiв досль джень стае вибiр сучасних концепцiй, за-снованих на принципах штероперабельно-стi залiзничних систем, для реалiзацii системного пщходу удосконалення технологи функцiонування мереж вантажних переве-зень в межах мiжнародних транспортних коридорiв (МТК) [1].
Через територ^ Украши проходить бiля десятка мiжнародних залiзничних на-прямкiв, яю умовно роздiляють на Свро-пейсью (Критськi) мiжнароднi транспорт-нi коридори та коридори Оргашзацп ств-роб^ництва залiзниць, якi е продовжен-ням перших на територiю Росп й далi на Азiатський континент (таблиця 1).
Назва МТК Напрям МТК Загальна довжина МТК в межах Украши, км
МТК №3 Берлш/Дрезден (Шмеччина) - Катовще (Польща) - Львiв - Красне -Тернопiль - Жмеринка - Козятин - Фас™ - Кшв (вс Украша) 708
МТК №5 Тр1ест (1тал1я) - Любляна (Словешя) - Загреб (Хорватая) - Будапешт (Угорщина) - Чоп - Львiв 266
МТК №9 Александруполю (Грещя) - Пловдив (Болгар1я) - Бухарест (Румушя) -Кишишв (Молдова) - Кучурган - Роздшьна - Жмеринка - Козятин -Фас™ - Кшв - Шжин - Чернтв - Горноста1вка (вс Украша) - Жло-бш (Бшорусь) - Вггебськ (Бшорусь) Санкт-Петербург (Рос1я) - Гельсшш (Фшлянд1я) 871
МТК №10 (умовно) Гданськ - Варшава - Люблш (вс Польща) - Ягодин - Ковель - Здолбушв -Шепеивка - Козятин - Жмеринка - Роздшьна - Одеса (вс Украша) 917
ОСЗ №3 Ки1в - Шжин - Бахмач - Конотоп - Хутiр-Михайлiвський - Зернове (вс Украша) - Брянськ (Рос1я) - Москва 353
ОСЗ №5 Чоп - Львiв -Жмеринка - Козятин - Фас™ - Ки1в - Дарниця - Полтава - Харшв - Куп'янськ - Тополi (вс Украiна) - Валуйки - Пенза -Челябшськ - Курган (вс1 Рос1я) [ дал1 на Казахстан та Китай 1546
ОСЗ №8 «Свропа -Азш» Фас™ - Знам'янка - Нижньодншровськ-Вузол - Дебальцеве - Красна Могила (вс1 Украша) - Лиха - Волгоград - Макат Бейнеу (Узбекистан) - Шво! - Чарджоу (Туркмешстан) [ дал1 на 1ран 991
ОСЗ «М-С» Москва - Тула - Орел - Курськ - Белгород (вс Рос1я) - Козача Лопань - Харшв - Лозова - Синельникове - Запорiжжя - Джанкой - Симферополь (вс Украша) 728
Таблиця 1. - Основш напрямки МТК Украши
Для виршення поставленого за-вдання прогнозування можливосп засто-сування нових принцитв оргашзацп фун-кцiонування мереж МТК на основi штер-операбельностi необхщно провести ком-плексне дослiдження функщонування транспортно'1' системи експортно-iмпортних перевезень, для чого необ-хiдно розробити загальну модель функщонування транспортного комплексу по обслуговуванню мiжнародних перевезень.
Схема пересування вагонопотоюв в мiжнародних залiзничних коридорах Украши е дуже складною багаторiвневою системою, що функцiонуе вiдразу за кшь-кома як послщовними, так й розгалуже-
ними напрямками. Тому для прогнозуван-ня вагонопотокiв в межах таких складних багаторiвневих комплексiв найкращим чином тдходить такий математичний апарат, як штегрована система моделю-вання «Мережi Петрi» [2].
Для бiльш ч^кого уявлення функцi-онування системи транспортного комплексу мiжнародних транспортних перевезень на рисунок 1 запропонована структу-рно-лопчна схема матричного типу мереж МТК Украши, де Критськi МТК зо-бражено сишм кольором та позначено ль терою «М», а МТК ОСЗ - червош та позначен лiтерою «О».
Рисунок 1. - Макрорiвнева структурно-логiчна схема мереж МТК.
В математичному виглядi, виходячи з рисунка, територш Украiни умовно можна уявити у виглядi ( шх п ) - матрицi над К.
Наприклад, розглянемо МТК №9, який (з урахуванням вщгалуджень) е най-бшьш протяжним меридiальним ходом
напрямку Швшч-Швдень та поеднуе регiони басейшв Середземного (Адрiа-тичне й Чорне) та Балтшського (Фшсь-ка затока) морiв (рисунок 2).
Рисунок 2. - Пан-европейський транспортний коридор №9.
МТК №9 можна задати матрицею, припортово'1 вантажно'1 або техшчно'1 (соде кожна заповнена ячейка описуе роботу ртувально'1')) станци вщповщно!' (прикордонно'1 передавально'1,
М
М 9
0 0 0 0 N М9 N 0 0
0 0 0 0 N М9 N 0 0
0 0 0 N М9 0 0 0 0
0 0 N М9 0 0 0 0 0
N N М9 N М9 0 0 0 0 0
N N N 0 0 0 0 0
(1)
де N - мiжнародний по'1'здопоток, що проходить переробку на вiдповiднiй залiзничнiй станцп;
МК - напрям мiжнародного (транзитного або експортноЛмпортного) по'1'здо-потоку в межах вщповщного МТК.
Аналогично представлено всi МТК у виглядi ( 6х 8 ) - матриць. Для спрощення
сприяняття при формалiзацii деякi МТК об'еднано з шшими. Таким чином, 9 на-прямiв МТК представлено шiстьма мат-рицями iнцидентностi. В зв'язку iз тим, що вс матрицi адитивнi, то всю мережу МТК Украши можна уявити як асотиати-вне кшьце
Мм3 = М3 , ММ5 = М, ММ9 = М9± ММш = М 10,1 Мт = 08,
М
ОМС
ОМС,
М ш,п( К ).
Тодi сума матриць за визначенням дорiвнюe
М = Мм з + Мм 5 + Мм 9 + Мм10 + Мж + М0МС =1 |М3, + М 5. + М9, + М10. + 08. + ОМС.Ц (2)
З урахуванням нульових елементiв описуе модель оперативного управлiння всiх матриць (аналопчних матрицi (1)) вагонопотоками у межах МТК Украши. виводиться матриця iнцидентностi (3), що
+
+
Г 0 0 0 0 0 N03 0 0 Г 0 0 ^5+ 0 0 0 0 0
= 0 0 0 0 N03 N03 0 0 + 0 0 ^5+ 0 0 0 0 N05
N,^3 0 Nмз N 0 0 0 0 N М5+ 0 N05 N05 N05 N05 N05
0 N N ^МЗ ^МЗ 0 0 0 0 0 ^5 N05 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
,0 0 0 0 0 0 0 0 V 0 0 0 0 0 0 0 0
Г 0 0 0 0 N М9 N М9с 0 0 > Г 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 N М9 N М9с 0 0 1 N ^ М 10 N М10 0 0 0 0 0 0
0 0 0 N М9 0 0 0 0 + 0 N М10 М 10 0 0 0 0 0
0 0 ^ 0 0 0 0 0 0 0 N М10 0 0 0 0 0
N М9 N N М9 М9 0 0 0 0 0 0 0 М 10 0 0 0 0 0
N V М9+ N N М9+ М9+ 0 0 0 0 0 у V 0 0 М 10 0 0 0 0 0
Г 0 0 0 0 0 0 0 0 Г 0 0 0 0 0 0 N " 0МС 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 N08 0 0 0 0 + 0 0 0 0 0 0 N " 0МС 0
0 0 0 N08 N08 N 08 N 08 N 08 0 0 0 0 0 N 0М С 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 N 0М С 0 0
,0 0 0 0 0 0 0 0 у V0 0 0 0 0 N 0М С 0 0
(3)
На пiдставi макрорiвневоi структур-но-лопчно'' схеми та матрицi шцидентно-стi мереж мiжнародних транспортних ко-ридорiв проводиться побудова макрорiв-шво' моделi комплексу МТК Украши на основi мереж Петрi. Якщо ув'язати в едину мережу вс залiзничнi (прикордоннi передавальнi, припортовi та сортувальш) станцл та перегони мiж ними, то макрорь внева модель мереж МТК отримуе насту-пний вигляд
Розроблена модель е ушверсальною, в якш iснуе можливiсть оперативно змшю-вати не лише обсяги та штенсившсть руху мiжнародного по'1'здопотоку, але й, при не-обхiдностi, перенаправляти рух транзитного вантажного вагонопотоку з найбшьш завантажених напрямкiв на шшь
Слiд зауважити, що у запропонова-нiй на рисунку 3 макрорiвневiй моделi ю-нуе ряд умовностей, основна з яких поля-гае в тому, що кожен з наведених перехо-дiв являе собою складну вкладену модель вщповщних залiзничних станцiй та пере-гонiв мiж ними. Це дае змогу:
- описувати виробничу ситуащю при переробцi мiжнародного по'1'здопотоку на потрiбних станцiях або зшзничних перегонах;
- вiдстежувати окремi по'1'зди у заданий час на маршрут! просування територь ею Украши;
- оперативно впливати при моделю-ваннi на змiни технолопчного та техшч-ного характеру при можливш рацiоналiза-цп процесу функщонування мереж МТК на основi принцитв iнтероперабельностi.
Рисунок 3. - MaKpopiBHeBa модель оперативного управлшня вагонопотоками у
межах МТК.
Розроблена модель дозволяе провести моделювання виробничо'1' ситуацп як при юнуючому oб'емi мiжнapoднoгo по'1'з-допотоку, так й при можливому збшь-шeннi oбсягiв транзитних перевезень. Моделюванням досягаеться мета по ви-значенню переробно'1' спpoмoжнoстi комплексу МТК Украши за piзних умов фун-кцioнувaння, заснованих на принципах штероперабельносл. Кpiм того, з'являеться мoжливiсть знаходження кри-тично'1' точки насичення ситеми. При моде-лювaннi враховуеться й умова завантаженосп стaнцiй та перегонв постшними операцями по переробц мюцевих вантажних та пасажир-ських mi^^.
Результати моделювання обробля-ються в peдaктopi MathLab та переносять-ся в розроблений програмний продукт в сepeдoвищi Excel.
Гpaфiчну штерпритащю peзультaтiв моделювання в межах МТК №9 при юну-
ючих обсягах перевезень наведено на рисунок 4, в лiвiй частинi якого приведет запропоноваш принципи штероперабель-ностi, а в правш - вплив на динамшу змь ни сумарного часу руху в МТК (у тому чист окремо час знаходження на прикор-донних передавальних станцiях на входi та виходi з МТК (ППС-1 та ППС-2), всiх технчних станцiях (ТС) та перегонах)
Аналопчно проводиться моделювання виробничо'1 ситуацп в межах МТК при збшьшены обсягiв перевезень. По-етапнiсть процесу зростання об'емiв вантажних перевезень на 50% протягом ви-значеного термiну дозволяе визначити не тшьки вплив iнтероперабельностi на стан МТК, а й точку насичення ситеми. Ре-зультати поетапного моделювання (з кро-ком прогнозного зростання обсяпв мiж-народного по!здопотоку (N1) на 10%) для МТК №9 наведено в та на рисунку 5.
побудова додатково''' коли'шириною 1435 мм побудова додатково!' коли'шириною 1520 мм застосуван. пристр. та рух. складу 3i змiною ширини кол» збiльшення колйного розвитку на ТС оснащення л™ прист роями ETCS поповнення локомотивного парку удосконал. взаемоди з митними органами подовження тягов их плiч локомотив iв побудова 2-1 коли' на 1-колйних д№ницях електрифiкацiя лiнíl
час руху по МТК за вщсутносл тероперабельносл системи
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 T, год.
] ППС-1 □ перегони всi Т^ □ ППС-2
Рисунок 4. - Дослщження впливу принципiв штероперабельноси на час знаходження вантажних поïздiв в межах МТК №9.
По1здопот1к, Ni
час руху по МТК за вщсутност iнтероперабельностi системи
- - - ■ електрифiкацiя лiнi''
-подовження тягових плiч локомотивiв
. . . . подовження тягових плiч локомотивiв ^^^^^—удосконал. взаемоди'з митними органами
— - - попов нення локомотивного парку
оснащення лн' прист роями ETCS . . . . збльшення колiйного розвитку на ТС
застосуван. пристр. та рух. складу зi змЫою ширини коли ■ побудова додатково'' коли шириною 1520 мм побудова додатково'' коли шириною 1435 мм
Рисунок 5. - Дослщження впливу динамши змши обсяпв перевезень на час знаходження вантажних поïздiв в межах МТК №9.
Аналогично проводиться моделювання й для шших мiжнародних транспортних коридорiв Украши. Як показали дослщження, найбшьший ефект з запропо-нованих напрямкiв удосконалення функ-щонування МТК, проявили технологiчнi пропозицп: удосконалення взаемоди з ми-
тними органами (9,5%) та подовження тягових пшч лoкoмoтивiв (55,4%).
Що характерно, пропозицп з техшч-ного переоснащення пapкiв рухомого складу, колшного розвитку стaнцiй та пepeгoнiв дають значно менший ефект (нaвiть без врахування кaпiтaльних витрат), нiж на-прямки удосконалення технологи функщо-
нування системи МТК. В першу чергу це стосуеться пропозици по побудовi додатко-вих колiй шириною 1435 мм на територи Украiни. Це пояснюеться тим, що при захо-дженнi по'1здв iз шириною вiзкiв 1435 мм всередину нашо'1 держави, вс операци по переходу з 1435 мм на 1520 мм все одно приходиться проводити в Укрш'ш, але на неоснащених техшчних станщях в глибинi краши. Пропозици з електрофшаци та по-будови 2-колшних дiльниць не отримали значно'1 переваги за причини того, що май-же всi напрямки МТК Украши (крiм МТК №9 та МТК №10) вже 2-колшш та електрофшоваш на 98-100 %.
Крiм того, дослiдження показали, що при зростанш обсягiв мiжнародних ван-тажних перевезень до 20%, час знахо-дження поiздiв в межах всiх МТК збь льшуеться повiльно. В той же час, для вах транспортних коридорiв критичним стае зростання по'1'здопотоку в порiвняннi з iснуючим на 30%. Це в першу чергу пов'язано iз тим, що значно збшьшуються просто'1 на технiчних станщях, що не в змозi переробляти значш вагонопотоки. В першу чергу це стосуеться великих техш-
чних станцш на напрямку Жмеринка -Козятин - Фаспв - Кшв (Дарниця). Також значний вплив на час руху поiздiв справ-ляе завантажешсть дiльниць мiж цими станщями.
В зв'язку iз цим пропонуеться нова схема перерозподiлу по'1'здопотоюв МТК №9: з напрямку Одеса - Роздшьна - Жмеринка - Козятин - Фаспв - Дарниця - Нь жин (довжиною 837 км) на напрям Одеса
- Знамянка - Полтава - Бахмач (довжиною 810 км) з перспективою електрофша-цп необхщних дшьниць. Крiм того, по'1'з-допоток на Мшськ (Бiлорусь) та С-Петербург (Роая) з неелетрофiкованого 1-колiйного напряму Нiжин - Чернiгiв -Горноста'1'вка (довжиною 149 км) - пере-розподiлити на 2-колiйний напрям Бахмач
- Хоробичи (довжиною 157 км).
Як показали дослщження при пере-розподш по'1'здопотоку не лише зменшу-еться час руху в межах МТК №9 (рис. 6), але й точка насичення системи МТК Украши була зсунута в напряму N3, що дозволяе функщонувати системi в стащо-нарному режiмi навпь при 30%-му збшь-шенню обсяпв перевезень.
ПоУздопотш, Ni
час руху по МТК за вдсутност |нтероперабельност| системи
- - - електриф|кац|я л1ни
-подовження тягових пл1ч локомотив1в
- - - - подовження тягових пл1ч локомотив1в ^^^^"удосконал. взаемодпз митними органами
- - - поповнення локомотивного парку -оснащэння л1ни прист роями ETCS
- - - ■ збльшення колйного розвитку на ТС
застосуван. пристр. та рух. складу 3i зм1ною ширини коли' ■ побудова додатково'' коли шириною 1520 мм побудова додатково'' коли шириною 1435 мм
Рисунок 6. - Дослщження впливу динамши змши обсяпв перевезень на час зна-ходження вантажних поiздiв пiсля перерозподшу вагонопотокiв в межах МТК №9.
Таким чином, наявшсть моделi оперативного управлшня вагонопотоками МТК в межах комплексу все'1' мережi мi-жнародних транзитних перевезень дозво-ляе вирiшувати задачу по моделюванню виробничо'1' ситуацп' та, вщповщно, й по вир1шенню проблеми актуал1зацп схеми залiзничних повiдомлень за умови штер-операбельност транспортно! системи Украши.
Лiтература
1. Козак В.В., Данько М.1., Ломоть-ко Д.В., Альошинський G.C. Розширення перспектив евроштеграцп системи мiжнародних залiзничних перевезень Украши// Iнформацiйно-керуючi системи на залiзничному транспортi. -№ 4. - 2010. - С. 111-115.
2. Козак В.В. Застосування методiв моделювання для вир1шення проблеми актуал1заци схеми залiзничних повщомлень з урахуванням формування мiжнародних транспортних систем// Зб1р-ник наук. праць УкрДАЗТ, - Харюв: Укр-ДАЗТ, 2010. - Вип. 119 . - С. 17-25.
3. Козак В.В., Данько М.1., Альошинський С.С., Шварьов Д.А. Практичт рекомендацп з оптим1зацп функцiонування транспортного комплексу мiжнародних вантажних залiзничних
перевезень// Вагонный парк. № 2. - Харьков, 2011. - С. 4-7.
Анотацн:
У статп розглянуто актуальн питання, пов'язан 1з вибором сучасних концепцш, заснова-них на принципах штероперабельносп зал1зничнох системи м1жнародних транспортних коридор1в Украши. Розроблено 1мггацшну модель, що в1до-бражае процес обробки поïздiв на напрямках мгж-народних вантажних перевезень при використаннi рiзних технологiчних та технiчних ршень. Запро-поновано нову схему перерозпод^ мiжнародних поïздопотокiв на мереж1 залiзниць Украïни.
В статье рассмотрены актуальные вопросы, связанные с выбором современных концепций, основанных на принципах интероперабельности железнодорожной системы транспортных коридоров Украины. Разработана имитационная модель, отображающая процесс обработки поездов на маршрутах международных грузовых перевозок при использовании различных технологических и технических решениях. Предложена новая схема перераспределения международных поездопотоков на сети железных дорог Украины.
The article deals with current issues related to the choice of modern concepts based on the principles of interoperability of the railway system of transport corridors in Ukraine. Developed a simulation model that shows the processing of trains on the routes of international freight traffic by using different technological and technical solutions. A new scheme of international redistribution poezdopotokov in the railway network in Ukraine.
