CC BY
12
УДК 656.004.67: 519.68.
ВЭ. Парунакян, Ю.В. Гусев
МЕТОД ОПТИМИЗАЦИИ РЕМОНТНОГО ЦИКЛА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ПУТЕЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ДИНАМИЧЕСКОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ
Эффективное функционирование производственно- транспортных комплексов металлургических и горнодобывающих предприятий связано с необходимостью обеспечения высокого уровня технической готовности железнодорожных путей.
Основой для решения этой проблемы является комплексное совершенствование системы технического содержания, а доминантой, - нахождение оптимального сочетания в этой системе текущего содержания и ремонтов железнодорожных путей [ 1 ].
В действующих ремонтных нормативах представлен не весь перечень промежуточных работ ремонтного цикла, что существенно затрудняет планирование и особенно оптимизацию комплекса планово-предупредительных ремонтов. Положение дел усугубляется жестким ограничением ресурсов выделяемых на эксплуатационное обслуживание железнодорожных путей.
Железнодорожный путь представляет собой сложную техническую систему. В процессе эксплуатации под воздействием поездной нагрузки и других факторов происходит разрегулирование геометрических параметров и отказывают отдельные элементы системы, что снижает качество ее функционирования. Возникает необходимость вернуть систему в первоначальное состояние путем подрегулировок геометрических параметров, замены отказавших элементов и т.д. Но это вызывает вполне определенные затраты, связанные, с проведением планово-предупредительных ремонтных работ, а- также с закрытием пути.
Практически существует возможность принять такой способ проведения планово-предупредительных ремонтных работ, который позволяет минимизировать суммарные затраты. Математически эту задачу можно выразить следующим образом.
Допустим, имеет место некоторый случайный процесс, на пространстве реализаций которого задана вероятностная мера. На том же пространстве реализаций этого случайного процесса задан некий функционал, характеризующий меру полезности каждой реализации. Кроме того, определено некоторое множество допустимых управлений данным случайным процессом. Паре функций - определенной реализации случайного процесса и определенному управлению - однозначно соответствует функционал, характеризующий затраты, связанные с управлением этим процессом. Задача оптимального управления заключается в подборе такого алгоритма управления, при котором минимизируется математическое ожидание функционала полезности.
Известно решение аналогичной задачи методом динамического программирования [ 2 ].
Задачи оптимизации планово-предупредительных и ремонтных работ в рамках ремонтного цикла для условий магистральных железных дорог с использованием динамического программирования в общем виде решена проф.
Н.И Тихомировым [ 3 ].
Однако для условий промышленного железнодорожного транспорта в полной мере использовать предложенную математическую модель Не представляется возможным из-за отсутствия единых и достаточно полно разработанных ремонтных нормативов.
Придерживаясь общего алгоритма, присущего решению задач динамического программирования, используем новый подход к построению целевой функции и системы ограничений для условий промышленного транспорта.
Для описания функциональных уравнений реализации процесса деградации пути в каждый год эксплуатации используются выведенные зависимости
\
объемов путевых работ от пропущенного тоннажа с учетом конструкции пути и условий эксплуатации.
Как показали исследования функционирования пути с деревянными шпалами, его состояние между капитальными ремонтами можно достатоно точно охарактеризовать состоянием шпального хозяйства и отклонениями от нормативов геометрических параметров колеи, то есть, количеством неиспправ-ных шпал и объемом выправки пути.
В этом случае возможны три варианта выполнения работ (управляющих воздействий):
V = 0 - выборочная смела шпал и выборочная выправка;
V = 1 - выборочная смена шпал и сплошная выправка; '
V = 2 - сплошное оздоровление пути.
Применительно к основным путевым работам : смена шпал (3=1), Щ правка пути с подбивкой шпал 0=2), рихтовка пути (¡=3), перешивку И леи()=4), регулировка зазоров0=5) и т.д., описаны рекуррентные формулы р«| чета их объемов в течение ремонтного цикла \
Ьу = - и^, Ь'д = .+ Ь) ) , ; (I
где Ьч - требуемый объем .¡-й работы по окончании ¿-го года экспо?! тации, измеритель; Ь, - объем 3-й работы по устранению отклонении, от норм содержания появившихся в ьм году, измеритель; иц - объем з-й работы выполненной в 1-м году, измеритель. г
(Пи,еслиУ, = Оил « (К, <2 «/ = 1); и;Я { если V, =■ 2 и л и(V1 )0к;)1). !
Оу ~ 1ио] (Ь/у/ Ьо,), \
где - объехМ _)-й работы в 1-м год}' по устранению остро, фекгных неисправностей, измеритель; ¿ч - наибольший объем .¡-й работы (1000 м пути/км, 200СЕ , нити/км, 1840 шпал/км и т.д.), измеритель.
Выборочные работы выполняются на разобщенных участках пути без закрытия его для движения и с применением только средств малой механизации. Стоимость этих работ определяется суммой затрат на смену шпал, выправку и рихтовку пути, перешивку колей, регулировку зазоров и сопутствующие работы. Затраты на материалы верхнего строения не учитываются, так как в течение ремонтного цикла все неисправные элементы должны быть заменены при любом сочетании управляющих воздействий. Затраты на выборочные работы составляют
С(0) = 1П-Сщ/к, (3)
.. где Св> - стоимость отдельных работ, грв./измеритель; ' к - коэффициент использования рабочего времени.
Сплошное оздоровление пути (средний и подьемочный ремонт, ППР текущего содержания) включает целый комплекс работ, выполняются по технологическим процессам в специально выделяемые "окна". Технико-экономические показатели техпроцессов зависят от конструкции пути, вида ремонта и ППР, применяемой путевой техники, трудовых затрат и фронта работ. В свою очередь виды ремонта и ППР определяется сочетанием объемов работ подлежащих выполнению. Затраты на выполнение работ при У* = 1 ее ставят ■
С;(1) = 1Л1С»1/к + &1ЫР1 + с41ЫР1, (4
где Ь0 - протяженность пуга, км; Со - стоимость часа "окна", грн.;
81, Р^, 11 - стоимость выполнения работ (грн.), фронт работ (км) и продолжительность "окна" при сплошном устранении отклонений геометрических параметров рельсовой колеи.
Затраты на выполнение сплошного оздоровления пути составят
Г5- А,/Ри+с„ч
я»
I п и Г* V I I»
г',2)>/<4>. (5)
где п - вид работ по сплошному оздоровлению пути (ППР текущего содержания, подьемочный щи средний ремонт), &1, Рп, 1п - стоимость выполнения работ (грн.), Фронт работ (км)
и продолжительность "окна" (ч) при выполнении работ ПО п-му техпроцессу.
На путях железобетонными шпалами замена шпал в течение ремонтного цикла не производится, поэтому рассматривается только два вида работ: выборочное исправление геометрических параметров колеи (V =0) и сплошное оздоровление пути (V - 2).
С учетом сделанных замечаний задача состоит в том, чтобы найти значения VI, для которых
! (6)
I
при следующей системе ограничений / *
4,- = о;
1ц = '<Р10>х1>хг> — >\)'>'
Решение этой задачи находится в соответствии с алгоритмом динамического программирования, который реализуется на ЭВМ.
Предложенный метод применен при планировании комплекса работ технического содержания железнодорожных путей металлургического комбината им. Ильича. Реализация плана показала, что возможность более полного учета фактического состояния пути, а также влияния принятого решения на проведение ремонтных работ в течение всего периода ремонтного цикла, позволяет обеспечить требуемый технический уровень железнодорожных путей с экономией ресурсов на 12-15%.
Перечень ссылок
1. Парунакян В.Э. Формирование системного подхода к проблеме обеспечения эксплуа-
тационной готовности железнодорожных путей в производственно-транспортных комплексах предприятий // Вестник Приазовского гостехуниверситета. -1995. - № 1. -С. 230-234.
2. Беллман Р., Дрейфус С. Прикладные задачи динамического программирования.- М.:
Наука, 1995.- 164 с.
3. Тихомиров В.И. Научные основы ведения путевого хозяйства.- М.; изд;во ВЗИИТ. -
1996.-62 с.
