CC BY
35
междунар. участ. / отв. ред. Ж.М. Мороз. Красноярск, 2014. 573 с.
3. Золотарев С.А. Анализ собственников подвижного состава на путях необщего пользования // Междунар. науч. ин-т «Educatю». 2015. №4 (11). С. 38-42.
4. Золотарев С.А. Сиразетдинова А.Д. Математическая модель и алгоритм формирования оптимального состава поезда вагонами различных собственников на путях необщего пользования // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2015. №4 (48). С. 164-167.
5. Шеенок Д.А. Многокритериальная оптимизация отказоустойчивой программной архитектуры специализированными эволюционными алгоритмами : дис. ... канд. техн. наук : 05.13.01 / Д.А. Шеенок. Красноярск, 2013. 134 с.
6. Паротькин Н.Ю. Дифференцированный генетический алгоритм решения сложных задач оптимизации : дис. ... канд. техн. наук : 05.13.01 / Н.Ю. Паротькин. Красноярск, 2013. 133 с.
7. Семенкин Е.С., Сергиенко Р.Б. Коэволюционный генетический алгоритм решения сложных задач условной оптимизации // Вестник СГАУ им. М.Ф. Решетнева. 2009. Вып. 2 (23). С. 17-21.
8. Методы селекции в генетических алгоритмах [Электронный ресурс]. URL: www.aiportal.ru /artides/geneticalgorithms/methods-selection.html (дата обращения: 25.02.2016).
9. Генетические алгоритмы вещественного кодирования [Электронный ресурс]. // Портал искусственного интеллекта. URL: neuronus.com /em/19-theory/23-chast-9-geneticheskie-algorit-my-veshchestvennogo-kodirovaniya.html (дата обращения: 25.02.2016).
10.Панченко Т. В. Генетические алгоритмы : учеб.-метод. пособие / Т.В. Панченко; под ред. Ю. Ю. Тарасевича. Астрахань : ИД Астраханский университет, 2007. 87 с.
11. Лукьянов Н.Д. Критерий остановки генетического алгоритма при решении задач оптимизации [Электронный ресурс]. URL: http://conf.nsc.ru/files/conferences/ym2012/fulltext /137477/ 139423/Критерий_остановки_Лукьянов .pdf (дата обращения: 25.02.2016).
УДК 338.47:656.078(571.63) Бондаренко Наталья Викторовна,
преподаватель, Хабаровский техникум железнодорожного транспорта, факультет среднего профессионального образования, Дальневосточный государственный университет путей сообщения,
тел. 8(924)200-25-67, e-mail: kavada06@mail.ru Нестерова Наталья Станиславовна, к. т. н., доцент кафедры «Изыскания и проектирование железных и автомобильных дорог», Дальневосточный государственный университет путей сообщения, тел. 8(914)152-93-85, e-mail: mer-maid2@yandex.ru Гончарук Сергей Миронович, д. т. н., профессор кафедры «Железнодорожный путь», Дальневосточный государственный университет путей сообщения, тел. 8(914)162-39-11, e-mail: goncharuksergey@mail.ru
МЕТОДИКА ФОРМИРОВАНИЯ ЭКОНОМИЧЕСКИ ЭФФЕКТИВНЫХ СТРАТЕГИЙ ЭТАПНОГО РАЗВИТИЯ ВЛАДИВОСТОКСКОГО МУЛЬТИМОДАЛЬНОГО ТРАНСПОРТНОГО УЗЛА И ЕГО ЭЛЕМЕНТОВ
N. V. Bondarenko, N. S. Nesterova, S. M. Goncharuk
METHODS OF FORMING ECONOMICALLY EFFECTIVE STRATEGIES FOR STAGED DEVELOPMENT OF VLADIVOSTOK'S MULTIMODAL TRANSPORT HUB
AND ITS ELEMENTS
Аннотация. Обоснована актуальность и целесообразность выделения припортового региона юга Дальневосточного Приморья. Формирование Владивостокского мультимодального транспортного узла (ВМТУ) как одного из основных элементов транспортной сети ДФО в указанном припортовом регионе для реализации большого транзитного потенциала РФ обуславливает необходимость поиска путей для решения заявленной приоритетной проблемы развития транспортной системы региона. В этой связи требуется разработка методики формирования экономически эффективных стратегий этапного развития ВМТУ и его элементов. В статье даны основные концептуальные положения для разработки расчетной схемы исследуемой системы и сформирована методика, позволяющая формировать экономически эффективные стратегии этапного изменения облика и мощности ВМТУ, в состав которого для реализации контейнерного транзита входят три крупных морских торговых порта (Владивосток, Находка, Восточный), сортировочная станция с логистическим центром в Уссурийске, шесть
припортовых станций и железнодорожные транспортные звенья, соединяющие все эти элементы. Приведена блок-схема разработанной методики и сформулированы основные выводы и предложения по её реализации.
Ключевые слова: транспортный узел, Владивостокский мультимодальный транспортный узел, припортовый регион, юг Приморья, методика, транзитный потенциал.
Abstract. The article substantiates the actuality and practicability of allocation of Far Eastern South Primorye's port region. The forming of Vladivostok multimodal transport hub (VMTH), as one of basic elements of Far Eastern Federal District transport network in this port region for realization of Russia's big transit potential, causes the need to find ways to solve the problems stated priority of the region's transport system. This requires the development of methods offormation of economic effective strategies for staged development of VMTH and its elements. The article gives the basic conceptual provisions for the development of the design scheme of the studied system. Also in this article is formed the methods that allows to generate economic effective strategy of staged changes of shape and capacity of VMTH. For container transit's realization VMTH consists of three major commercial seaports (Vladivostok, Nakhodka, Vostochny), rail yard (rail sorting station) with a logistics center (Ussuriysk), six port stations and rail transport links connecting all these elements. This article contains the developed methods' block diagram and the stated main conclusions and proposals for this methods ' implementation.
Keywords: transport hub, Vladivostok multimodal transport hub, port region, South of Primorye, methods, transit potential.
Введение
В работе [1] дано обоснование целесообразности выделения припортового региона юга Дальневосточного Приморья и сформулирована концептуальная идея формирования Владивостокского мультимодального транспортного узла (ВМТУ) с включением в него элементов транспортной инфраструктуры юга Приморского края: морских торговых портов (МТП), сортировочной станции с логистическим центром (СС, ЛЦ), припортовых станций (ПС), железнодорожных (ЖДТЗ) транспортных звеньев. Системное макро- и микроскопическое представление облика ВМТУ в работе [2] свидетельствует о том, что исследуемый объект является сложной технико-экономической системой с большим количеством взаимодействующих элементов, существенно увеличивающим размерность задачи. В «Транспортной стратегии Российской Федерации на период до 2030 г.» [3] наряду с всесторонним анализом состояния транспортной сети страны отмечены главные приоритетные задачи, к числу которых отнесена реализация существенного транзитного потенциала России, для использования которого необходимо создание надежной инфраструктуры в ВМТУ с запа-
сом мощности на большой объем транзитных перевозок. Такая постановка задачи [3] выводит исследуемую проблему в разряд особо актуальных, имеющих государственное значение.
Концептуальные предложения
Концептуальные предложения по исследуемой проблеме авторы настоящей статьи привели в работе [4]:
1) создание в МТ11; многоцелевых терминалов, соответствующих мировым стандартам;
2) увеличение мощности железнодорожных и автодорожных подходов к портам;
3) создание собственного современного морского флота;
4) строительство крупной сортировочной станции в г. Уссурийске;
5) обеспечение инженерной подготовки производства и квалифицированного научного сопровождения при создании инновационного проекта развития ВМТУ.
Учитывая сложную структуру (облик) ВМТУ и большое количество элементов в него входящих, на основе предположений [5, 6] рассмотрим декомпозицию облика ВМТУ с выделением из него для индивидуального рассмотрения
Рис. 1. Расчетная схема облика ВМТУ для пропуска контейнерного транзита «АТР - Европа»
Транспорт
сортировочной и припортовых станций, железнодорожных транспортных звеньев и морских торговых портов.
Расчетная схема облика ВМТУ для разработки методики формирования экономически эффективных стратегий развития его элементов и системы в целом приведена на рис. 1. При мониторинге технического состояния элементов системы для выявления дефицита их мощности необходимо учитывать потребные объемы экспорта углеводородов по направлению «Запад -Восток» на железнодорожных транспортных звеньях расчетной схемы. Также это окажет существенное влияние на формирование стратегий развития исследуемой системы для пропуска контейнерного транзита.
Учитывая изложенное и анализируя методические подходы, приведенные в работах [1, 2, 46], рассмотрим в настоящей статье основные положения методики формирования экономически эффективных стратегий развития облика и мощности ВМТУ и его элементов в припортовом регионе юга Дальневосточного Приморья для реализации контейнерного транзита.
Основные положения методики
На основе микроскопического системного представления объекта исследования, анализа существующих подходов в моделировании транспортных сетей, мониторинга технического состояния элементов инфраструктуры ВМТУ и прогноза возможных на перспективу объемов контейнерного транзита авторами рассмотрен процесс формирования множества возможных стратегий этапного развития облика и мощности элементов ВМТУ.
При этом возможны две гипотезы в решении проблемы моделирования этапного изменения облика и мощности исследуемой системы ВМТУ:
• первая гипотеза предусматривает этапное изменение облика и мощности сортировочной станции и логистического центра в предположении, что мощность припортовых станций, транспортных звеньев и морских торговых портов достаточна для пропуска потребного транзитного контейнерного потока и позволяет формировать экономически эффективные стратегии развития сортировочной станции и логистического центра с последующим поиском, по мере необходимости, рациональных путей развития припортовых станций, транспортных звеньев и морских торговых портов;
• вторая гипотеза предусматривает вначале формирование стратегий изменения облика и
мощности морских торговых портов, припортовых станций и железнодорожных транспортных звеньев, а затем моделирование развития сортировочной станции с логистическим центром для пропуска потребного транзитного контейнерного потока.
Рассмотрим формирование возможного множества стратегий развития ВМТУ для принятого сценария роста транзита ТЕи (Г К ) по первой гипотезе.
1. Для решения данной задачи подбираем такие теоретически возможные мероприятия развития СС и ЛЦ, которые позволят освоить ГК
в пределах принятого горизонта расчета до 2030 года и кардинально решат проблему пропуска через ВМТУ прогнозируемого объема контейнерного транзита при обязательном выполнении главного условия взаимодействия элементов исследуемой системы ВМТУ по реализуемой грузовой работе:
I п т
Гв >2г% >2Г >Гп (1)
пСС
где Г в
к=1
I
1=1
]=1
^сс ^ ждтз V"1 т-пс ^ -рмтв
Г в , 2 1 % , 2 А в,. , 21 в] - возмож-к=1 ,=1 ]=1
ная провозная способность контейнерного транзита сортировочной станции, железнодорожных транспортных звеньев, припортовых станций и
морских торговых портов, ТЕи; ГК - потребный объем контейнерного транзита по первой гипотезе, TEU.
К намеченным возможным мероприятиям можно отнести:
1) существующую инфраструктуру ВМТУ, которая может обеспечить пропуск Г^ = 1,74 млн
ТЕи в год (№С = 30 пп/сут. - определено по данным [8]);
2) строительство односторонней горочной сортировочной станции в районе г. Уссурийск, позволяющей перерабатывать дополнительный поток транзитных контейнеров Г^ в объеме
N °с = 96 пп/сут.;
в2
3) строительство односторонней горочной
« т—'сс
сортировочной станции Г с увеличением количества приемоотправочных и горочных путей, что увеличит мощность до N °° = 120 пп/сут.;
п
т
4) строительство двухсторонней горочной сортировочной станции Г^ для увеличения объема контейнерного транзита до N° = 180 пп/сут.;
5) увеличение мощности сортировочных парков за счет строительства двухсторонней го-
« « Т—'СС
рочной сортировочной станции Г мощностью
переработки до = 240 пп/сут.
2. Допустим, сформирована оптимальная стратегия развития сортировочной станции в пределах принятого горизонта расчета и суммарного роста объема перевозок. Далее следует распределить поток, проходящий через сортировочную станцию, на расчетные сроки между припортовы-
ВМТУ
Элементы системы В МТУ
сс, лц ждтз ПС МТП
1 Мониторинг существующих ТС элементов системы ВМТУ и определение их ГЕ
2 Протноз перспективных объемов перевозок
3 Выявление дефицита пропускной способности по элементам системы ВМТУ
4 Назначение множества возможных мероприятий для ликвидации дефицита
5 Ф ор миров ание ИМ А изменения облика и мощности элементов системы ВМТУ
6 Построение доминирующих последовательностей альтернатив по критериям К и Г и получение ДМА
7 Формирование графика освоения перевозок по элементам системы ВМТУ и установление
Анализ возможных последствий и корректировка решений
15
Принятие решений
Ф ормирование
12 оптимальных
стратегий
14
Анализ субоптимальных стратегий
13
Расчет А^ 11
Построение сетки «альтернатива - время» и формирование рекуррентных
10
у
Определение С(л 9
Определ ение К^ ■ж- 8
Рис. 2. Блок-схема методики формирования экономически эффективных стратегий этапного развития облика
и мощности по элементам системы ВМТУ
Транспорт
ми станциями и морскими торговыми портами с учетом перспективных возможностей изменения их облика и мощности.
3. Если предположить, что от МТП пойдет
к сортировочной станции на 2030 г. ГМ
млн
1
мтп
TEU, МТП9 - Г млн ТЕи, а МТП, - Гм млн
'2 в 3 п3
ТЕи, то можно для каждого МТП построить графики потребной и существующей возможной провозной способности.
4. На основе мониторинга существующего технического состояния (ТС) инфраструктуры элементов МТП назначаем множество вариантов мероприятий, которое позволит сформировать исходное множество альтернатив этапного наращивания мощности портов с определением по ним
„мтп г
возможной провозной способности 1 в и необ-
^ тг мтп
ходимых для их реализации инвестиций К .
5. Используя алгоритм Кеттеля, формируем доминирующую последовательность альтернатив
-т^мтп тгмтп
по 1 в и К , тем самым сокращая ее размер-
ность до допустимого множества альтернатив, которые далее используем для построения оптимальной стратегии этапного изменения мощности по элементам системы ВМТУ.
6. По сформированной оптимальной стратегии этапного изменения облика и мощности элементов ВМТУ суммируем на каждый год расчетного периода г™ и сопоставляем с возможностями сортировочной станции на эти сроки:
т
Т—>мтп
• если 2 Гм по годам расчетного периода
]=1 ]
будет совпадать с возможностями сортировочной станции, то требуется организовать дальнейшие исследования, направленные на уменьшение инве-
^ тг мтп
стиций К ;
т
Т—>мтп
• если 21м не совпадает с возможностя-
]=1 в]
ми сортировочной станции по годам расчетного периода, то требуется корректировка намеченных схем.
Достигнув сходимости схем, можно приступать к формированию области экономически эффективных стратегий развития элементов ВМТУ и системы в целом.
При моделировании развития облика и мощности элементов ВМТУ возникает необходимость ответить на следующие вопросы:
1. Как распределить перспективные объемы контейнерного транзита между его элементами (МТП, ЖДТЗ, ПС)?
2. Какому МТП отдать предпочтение в развитии его облика и мощности для освоения перспективного объема контейнерного транзита?
3. Какая должна быть схема проведения мониторинга предпочтительного изменения технического состояния элементов ВМТУ для реализации перспективных объемов контейнерного транзита, которую следует увязать с их существующими параметрами и практически возможными вариантами их изменения?
Для ответа на эти вопросы необходимо провести дополнительные исследования на основе моделирования различных вариантов изменения облика и мощности и экономической ситуации.
На рис. 2 приведена разработанная авторами статьи блок-схема методики формирования экономически эффективных стратегий этапного развития облика и мощности ВМТУ и его элементов.
Заключение
На основании результатов исследования можно сделать следующие выводы:
1. Исследуемый объект ВМТУ представляет собой сложную технико-экономическую систему, состоящую из множества элементов, определяющих ее облик и мощность.
2. Для решения проблемы создания инфраструктуры ВМТУ, обеспечивающей пропуск экспорта углеводородов с запада на восток и контейнерного транзита с востока на запад, разработана методика, позволяющая комплексно решать поставленные задачи по элементам и системе в целом с учетом положений, изложенных в данной статье.
3. Методика формирования экономически эффективных стратегий изменения облика и мощности по элементам системы ВМТУ, разработанная авторами настоящей статьи и показанная на рис. 2, базируется на реализации алгоритма Кетте-ля при формировании доминирующей последовательности альтернатив по Г и К, исходного и допустимого множества альтернатив по критериям инвестиций (К) и мощности (Г) и применении метода кафедры «Изыскания и проектирование железных дорог» МИИТ [7] для формирования оптимальных стратегий по элементам системы ВМТУ.
4. Методика позволяет создать информационную основу для разработки инновационного проекта развития облика и мощности ВМТУ для
разных сценариев изменения потребных объемов
перевозки.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Бондаренко Н.В., Лебедева Н.А. Концепция формирования области эффективных альтернатив этапного развития облика и мощности мультимодального транспортного узла припортового региона Дальневосточного Приморья для пропуска контейнерного транзита // Проектирование развития региональной сети железных дорог : сб. науч. тр. ; под ред. В.С. Шварцфельда. Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2015. С.71-76.
2. Бондаренко, Н.В. Лебедева Н.А., Гончарук С.М. Особенности, актуальность и пути решения проблемы развития облика и мощности мультимодального транспортного узла припортового региона Дальнего Востока для пропуска контейнерного транзита // Проектирование развития региональной сети железных дорог : сб. науч. тр.; под ред. В.С. Шварцфельда. Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2015. С.77-85.
3. Транспортная стратегия Российской Федерации на период до 2030 года : утв. распоряжением Правительства Рос. Федерации от 22 нояб. 2008 г. № 1734-р.
4. Концептуальные предложения по разработке инновационного проекта развития МТК «АТР -
Европа» для реализации транзитного потенциала России / Вл.А. Анисимов, Н.С. Нестерова, Н.В. Бондаренко, С.М. Гончарук // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2016. № 1 (49).
5. Лебедева Н.А. Формирование области эффективных альтернатив изменения облика и мощности мультимодальных транспортных узлов на основе системного подхода : дис. ... канд. тех. наук / Н.А. Лебедева. Хабаровск, 2008. 179 с.
6. Методологические основы проектирования этапного развития облика и мощности мульти-модальной транспортной сети : монография / С.М. Гончарук и др. Хабаровск : ДВГУПС, 2012.227 с.
7. Изыскания и проектирование железных дорог : учебник для вузов ж.-д. трансп. / И.В. Турбин, А.В. Гавриленков и др. ; под ред. И.В. Турбина. М. : Транспорт, 1989. 479 с.
8. Морские порты Дальневосточного бассейного филиала ФГУП «Росморпорт» [Электронный ресурс]. URL : http://www.rosmo-rport.ru/vlf_ seaports.html/. (дата обращения: 25.02.2016).
9. Методика формирования региональной муль-тимодальной транспортной сети и её элементов / Н.С. Нестерова, А.Р. Едигарян, С.М. Гончарук // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2013. № 4(40). С. 216-221.
УДК 628.314
Михальчук Николай Львович,
к. т. н.,
тел. 8-915-050-39-85, e-mail: MihalchukNL@center.rzd.ru
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ВАРИАТОР. ЭФФЕКТИВНОСТЬ СИЛОВЫХ ПРИБОРОВ
N. L. Mikhalchuk
ELECTRIC SEMICONDUCTOR VARIATOR, EFFICIENCY OF POWER SEMICONDUCTOR DEVICES
Аннотация. Выполнено обоснование энергоэффективной и энергосберегающей технологии управления тяговым электроприводом на основе уточнения теории энергетических процессов в электрических цепях с полупроводниковыми регуляторами мощности. Предложено в качестве параметра управления мощностью в электроэнергетических системах применять электрическое сопротивление элементов вместо общепринятого напряжения. В отличие от известных аналогов полупроводниковые регуляторы мощности различного назначения с новым параметром управления приобретают свойство электрического вариатора. Доказана целесообразность применения электрических полупроводниковых вариаторов для управления тяговыми режимами электроподвижного состава с коллекторными тяговыми электродвигателями. Предложены технические решения для изготовления перспективного инновационного тягового электроподвижного состава с применением перспективных технических решений регулирования мощности без сокращения продолжительности необратимого преобразования электрической энергии силовыми полупроводниковыми приборами.
Ключевые слова: энергоффективность, энергосбережение, энергия, источник энергии, полупроводниковый прибор, электрическое сопротивление, регулятор мощности, вариатор, накопитель энергии, потребитель энергии, электромагнитная совместимость.
Abstract. Energy-efficient and energy-saving technology of control traction electric drive is justified on the base of refinement of the theory of energy processes in electrical circuits with semiconductor power regulators. It is proposed as a power control parameter in power systems elements electrical resistance instead of the conventional voltage. In contrast to known analogs, semiconductor power
