CC BY
11
мехашчт властивостi насипних вантаж1в i конс-трукци вагоноперекидачiв.
Пiсля аналiзу отриманих даних розрахупшв у виглядi графiкiв прискорень можна зробити ви-сновок, що найбiльшi прискорення кузов отримуе при поворот системи на кут 125 град. i складають вони близько 1g. Отриманi значения прискорень дозволяють оцшити на мiцнiсть конструкци твва-гошв пiд час ix перекиданнi на вагоноперекидачi i вiдповiдно пiдвищити показники надiйностi, мщ-ностi i збереження вагонного парку.
В статье представлена математическая модель движения системы «вагоноопрокидыватель (ПВО) - кузов полувагона (ПВ) - насыпной (навалочный) груз».
С помощью системы дифференциальных уравнений движения был составлен алгоритм нахождения ускорений действующих на кузов полувагона во время его опрокидывания на вагоно-опрокидывателе. При составлении компонентов дифференциальных уравнений учитывались различные конструкции полувагонов, физико-механические свойства насыпных грузов и конструкции вагоноопрокидывателей.
После анализа полученных данных расчетов в виде графиков ускорений можно сделать вывод, что наибольшие ускорения кузов получает при
повороте системы на угол 125 град. и составляют они порядка Полученные значения ускорений позволяют оценить на прочность конструкции полувагонов при их опрокидывании на вагоноопро-кидывателях и соответственно повысить показатели надежности, прочности и сохранности вагонного парка.
The article presents a mathematical model of motion system "car dumpers (PVO) - body gondola (NIP) - bulk (bulk) cargo."
Using a system of differential equations of motion was drawn up algorithm for finding the accelerations acting on a body of open car during a rollover on his car dumpers. In compiling the components of differential equations into account the various designs gondolas, physical and mechanical properties of bulk cargo and designs car dumpers.
After analyzing the data obtained settlements in the form of graphs of acceleration, we can conclude that the greatest acceleration of the body gets when you turn the system on the angle of 125 degrees. and they constitute about 1g. The obtained values allow to calculate the accelerations on the structural strength of gondola cars when they roll-over on the car dumper and correspondingly increase the reliability, durability and safety of the car fleet.
УДК 629.4.01
ЯЦЬКО C I., к.т.н. (УкрДАЗТ);
Методолопя вибору ращонально'1 стратепУ визначення характеристик перспективного моторвагонного рухомого складу
Постановка задач1
Традицшш тдходи до проектування техшчних об'екпв, як1 втшюються зараз, у бшьшосп випадюв розглядаються лише як окрем1, ор1ентоваш на досягнення ви-значеного р1вня показниюв власне техшчних засоб1в. В результат! не забезпечуеть-ся достатньо висока економ1чна ефектив-
шсть при !х експлуатацп у склад1 вщповь дно! техшчно! системи [1, 2].
Але будь який техшчний об'ект е часткою шшо! системи, яка, у свою чергу, е часткою бшьш масштабно! надсистеми. Рацюнальна стратепя поведшки в умовах наявносп велико! кшькосп р1знорщних фактор1в та зв'язюв потребуе нового тд-ходу, що базувався б на виявленш та вра-
хуванш найважливiших особливостей i вимог тса системи, у якш як функщона-льний елемент буде експлуатуватися створюваний технiчний зааб нового по-колiння. Такий тдхщ е системним.
Все вище сказане вщноситься в пов-нiй мiрi до проблеми створення сучасного рухомого складу, в тому чист моторва-гонного, яким забезпечуються пасажирсь-к перевезення. Пасажирськi перевезення займають особливе мiсце в роботi транспорту. Це зумовлено 1'хшм високим соща-льно-економiчним значенням у житп сус-пiльства та виконанням важливих гаран-тiй держави - свободи пересування. Задо-волення потреб населення в перевезеннях е основним завданням транспорту.
Що стосуеться пасажирських пере-везень залiзницями Украши, а це близько 34 % вщ загального обсягу [3], то вже тривалий час вони е збитковим. Крiм цьо-го, останнiм часом нам^илась тенденцiя до зниження щс! частки.
Не в останню чергу зниження об'емiв пасажирських перевезень залiзни-цями та зростання 1'х збитковосп викли-кано поступовою втратою '1'х привабливо-стi для ряду категорш пасажирiв, що привело до пере направлення пасажирських потокiв на iншi види транспорту, напри-клад, автомобшьний [3].
Враховуючи соцiально - економiчне значення у життi суспшьства пасажирських перевезень залiзничним транспортом, його еколопчшсть та iншi суспшьно зна-чимi фактори, питання повернення пози-цiй залiзничному транспорту в пасажирських перевезеннях е актуальним. Зрозу-мшо, що вирiшення зазначено'1 проблеми тiсно пов'язане з питанням тдвищення економiчноi ефективностi самих переве-зень.
Аналп досягнень в вир1шенн1 даноУ проблеми
Проблема пiдвищення економiчноi ефективносп перевезень стоЛть перед ба-
гатьма кранами. Дослiдження провiдних вчених та досвщ розвинутих краш пока-зуе, що виршення ща проблеми потребуе рiшення цiлого комплексу задач, в тому чист щодо подальшого напрямку розви-тку транспортних засобiв та вае! шфра-структури [5-8]. При цьому видшяеться ряд головних напрямюв дiяльностi, а са-ме:
• створення рухомого складу що вщповщае потребам пасажирiв, та за-безпечуе устшну конкуренцiю iншим видам транспорту;
• удосконалення системи управлшня, впровадження технологiй, що сприяють скороченню витрат, отриманню максимального прибутку та тдвищенню еколопчнох безпеки;
• розробка привабливо! для па-сажирiв Щново!' полiтики;
• створення механiзмiв фшан-сування залiзниць за напрямками, що ви-значають рiвень технiчного прогресу.
В роботах [9,10], де детально аналь зуються результати дослщжень провщни-ми вченими конкурентоспроможносп за-лiзничного транспорту, акцентуеться на-ступне: конкурентоспроможнiсть перевезення визна-чаеться сукупшстю тiльки тих властивостей, як викликають iнтерес у конкретного споживача, а iншi характеристики до уваги не беруться.
Що стосуеться в^чизняного елект-ричного моторвагонного рухомого складу (МВРС), то як вщомо, основу парку залiз-ниць Украши (понад 80% постiйного та 85% змшного струму) складають МВРС ризького виробництва (м. Рига, Латвiя). За останне десятил^я парк в основному поповнився МВРС в^чизняного виробництва типу ЕПЛ2Т та ЕПЛ9Т, прототипами яких були ЭР2Т та ЭР9Т(М). Вказаш МВРС в цшому мають однаковi значення (табл.1) по цшому ряду параметрiв: конс-трукцшнш швидкостi, прискоренню при пуску та уповшьненню при гальмуваннi, швидкостi сполучення на умовнш дiлянцi, довжинi умовно! дiлянки, кiлькостi мо-
торних осей, типу тягових двигушв (тяго-вi двигуни постшного (пульсуючого) струму послiдовного збудження) та шше. Це було обумовлено тодшшм баченням призначення МВРС як засобу по забезпе-ченню примюького пасажирського руху. В цiлому тдхщ щодо формування вимог до рухомих одиниць примiського сполу-чення не зазнав значних змш. Але вимоги часу, пов'язаш з необхiднiстю забезпечен-ня конкурентоспроможностi залiзничного транспорту, потребують уточнення як цих вимог так i бачення перспективи в вико-ристаннi даного типу поiздiв.
Так останшм часом в Укра'ш, як i в
iнших кранах, вiдмiчаeться тенденцiя в використаннi МВРС i в мiжрегiональних пасажирських перевезеннях. На користь використання даного типу рухомого складу можна вщнести наявшсть техшчно'' можливостi реалiзацii бiльшого сумарного тягового зусилля на тону ваги по'зда, а також бшьш повне використання довжини по'зда для перевезення пасажирiв в порiв-няннi з по'здами з локомотивною тягою. Зрозумшо, що при цьому режими !'х робо-ти будуть значно вiдрiзнятись вiд тих, якi були взят! за основу при розробщ та ство-реннi.
Таблиця 1
Основш характеристики базових МВРС залiзниць Укра'ни
Умовш позначення тишв МВРС
ЭР2Т ЕПЛ2Т ЭР9ЕЭР9Т ЕПЛ9Т
Напруга живлення, номшальна Постшна, 3кВ Змшна, 25кВ, 50 Гц
Основний склад по'зда 2Г+5М+3П 2Г+4М+2П 2Г+5М+3П 2Г+2М+2П
Довжина вагона по осях автозчепу, мм 19600 25250 19600 25250
Маса (тара), т 488,8 457,8 457,6
Число мюць для сидшня 1050 1016 1050 968
Прискорення при пуску, мс2 0,7
Регулювання напруги тягових двигушв Реостатне ступшчате На низькш сторон трансформатора (ступшчате)
Конструкцшна швидюсть, км / год 130
Рж випуску 1978-1989 2001 1981-1987/19871988 2001
Як вiдомо, до основних задач по збереженню конкуренто-спроможностi пасажирських перевезень залiзничним транспортом вiдноситься комплексна задача по тдвищенню маршрутних швид-костей. На даний час кращий показник маршрутно'' швидкостi на залiзницях Укра'ни не перевищуе 80 км/год, а ств-вiдношення маршрутно'1' швидкосп й максимально'!' становить ~0,5 , що вкрай неза-довшьно [11]. В свою чергу, штегращя залiзниць Укра'ни, як складових мiжнаро-дних транспортних систем, потребуе уз-годжень !'х параметрiв з защкавленими сторонами. Так Свропейським товарист-вом висунуто ряд вимог до параметрiв ш-
фра-структури мiжнародних залiзничних коридорiв, з яких одним з основних е за-безпечення швидкостi руху пасажирських поiздiв до 160 км/год. На даний час бшя 20 кра'н мають графiковi по'зди з марш-рутною швидкiстю руху мiж кiнцевими станцiями що перевищуе 120 км/год. Про-вiднi позицп займають Японiя, Францiя, Iспанiя, Нiмеччина та Великобриташя, а останнiм часом i Китай, якi входять в першу десятку, графiковi по'зда яких мають маршруты швидкостi понад 150 км/год. При цьому стввщношення маршрутно'' швидкостi й максимально'' становить 0,51 ... 0,91 [11].
Аналiз даних, наведених вище, дае
можливють зробити висновок, що при за-безпеченнi вщповщного рiвня iнфрастру-ктури та характеристик електричного ру-хомого складу, можна суттево пiдвищити маршрутнi швидкостi пасажирських по!'з-дiв. При цьому доцшьно зауважити, що пiдвищення маршрутних швидкостей в деяких випадках не тшьки i не стiльки за-лежить вщ швидкiсних характеристик рухомого складу, а в значнш мiрi вiд характеристик iнфраструктури.
Зрозумшо, що функцiональне приз-начення поiздiв, умови експлуатаци та режими роботи обумовлюватимуть певнi технiчнi вимоги до них, i рiзний пiдхiд до виршення питання доцiльностi впрова-дження того чи шшого технiчного ршен-ня у порiвняннi з шшими по!'здами.
Таким чином, за умови необхщносп покращення конкуренто-спроможносп па-сажирського рухомого складу слiд вирiшити основну задачу - забезпечити привабливiсть для пасаж^в залiзничних перевезень. Рь шення дано!' задачi бачиться в:
- оптимiзацii параметрiв системи ру-хомий склад - шфраструктура;
- пщвищенш еколопчно!' та в цiлому безпеки перевезень;
- зниженш експлуатацiйних витрат.
При всьому цьому на рiвень та гли-
бину концептуальних рiшень суттево впливае необхщшсть узгодження стввщ-ношення каттальних та експлуатацiйних витрат з прибутками вщ пасажирських перевезень.
Незважаючи на юнуючу ситуацiю, застосування МВРС в забезпеченш паса-жирських перевезень е перспективним, особливо в вирiшеннi транспортних та еколопчних проблем в регюнах з великою щiльнiстю населення та в сприянш розви-тку регюшв.
В цих умовах визначення основних характеристик перспективного МВРС ви-кликае великий науково - практичний ш-терес, а проблема повернення привабли-восп пасажирських перевезень залiзнич-ним транспортом, в тому чи^ за рахунок приведення у вщповщносп до вимог часу
техшчних характеристик МВРС, розши-рення кругу потенцiйних споживачiв, з безумовним забезпеченням при цьому економiчноi ефективностi перевезень, е актуальною.
Метою роботи
Розробка методологи вибору ращо-нальноi стратегii визначення характеристик перспективного МВРС в умовах не повно! визначеносп на основi системного аналiзу [12].
Для досягнення поставленоi мети необхiдно виршити такi задачi:
- визначити сукупшсть тiльки тих властивостей МВРС, яю мають iнтерес для конкретного споживача;
- визначити перелш критерiiв, за якими визначатимуться характеристики МВРС в умовах не повно!' визначеносп;
- розробити алгоритм прийняття рi-шень щодо якосп транспортних послуг при пасажирських перевезеннях, та алгоритм визначення характеристик МВРС.
Матерiал i результати дослщження
Питання прийняття рiшення щодо характеристик перспективного МВРС потре-буе системного, цшсного розгляду проблеми. Вщомо, що процес прийняття ршень можна описати деякою узагальненою процедурою, основними етапами яко!' е:
- формулювання цш;
- визначення множини можливих та допустимих шляхiв й' досягнення;
- обгрунтування критерiю оцiнки ефективностi, за яким можна порiвняти якiсть можливих рiшень;
- визначення найкращого на допус-тимiй множинi рiшення.
Задача створення конкурентоспромо-жного рухомого складу для пасажирських перевезень вщноситься до слабо структуро-ваних проблемних областей, що в умовах очевидно!' багатокритерiальностi та неви-значеностi, обумовлюе необхщшсть вибору серед велико!' множини альтернатив на про-
тязi всього процесу створення системи перевезень. Неоднозначшсть такого вибору пов'язана з суб'ективними перевагами як у випадку формування стратеги рГшення за-дачi (наприклад, при визначенi множини допустимих альтернатив), так i при ранжи-руванш критерив по показнику ïx важливо-стi та оцiнки мiри досягнення цш задачi прийняття рiшення. Вщсутшсть об'ективно вiрного результату потребуе врахування суб'ективних оцiнок та евристик.
Крiм зазначеного, при реалiзацГï системного тдходу, необxiдно враховувати той факт, що ощнка прийнятих рiшень безпосередньо визначатиметься приваб-ливютю рiшень для пасажирiв.
Пропонуеться розглянути наступш основнГ етапи методологи вибору ращо-нально'1' стратеги визначення характеристик перспективного МВРС:
- визначення критерив якостГ транспортних послуг;
- визначення множини рГшень щодо властивостей рухомого складу;
- визначення критерив ощнки та процедури прийняття рГшень;
- аналiз теxнiчного стану системи рухомий склад - шфраструктура та шляхГв мГшмзацп витрат на ïï створення та експлуатащю.
Визначення критерив якост1 транспортних послуг
Як зазначалося вище, високий рiвень якостГ послуг е основою функщонування будь-якого транспортного тдприемства. Критери якостГ транспортних послуг ба-зуються на основних вимогах споживачГв до ринку пасажирських перевезень. Тому бшьше уваги слГд придГляти саме вимогам потенцшних клГентГв, а орГентащя на 1'хне очГкування повинна стати основою роботи пасажирсько'1' служби залГзнищ [13].
Для створення алгоритму прийняття рГшень щодо якостГ транспортних послуг, з метою бшьш повного усвщомлення пе-реваг i побажань пасажирГв, в 2010 роцГ
було проведе анкетування й штерв'ювання [4]. Вс експерти були подiленi на чотири групи: перша група - люди, що працюють в великих фiрмах, яю змушеш по роботi вщвщувати велику кiлькiсть конференцiй (мiжрегiональнi та мiжнароднi), виставок у рiзних сферах дiяльностi; друга група -туристи, що багато подорожують; третя група - бшьш ттш люди, що досить часто вдаються до послуг залiзничного транспорту та мають змогу порiвняти яюсть та вдосконалення обслуговування за декшь-ка десятюв останшх рокiв; четверта група - група приватних осiб, яка користуеться послугами залiзницi для задоволення сво-1'х цiлей (наприклад для вщвщування дь лових зустрiчей в рiзних мiстах).
В подальшому методом ранжиру-вання визначено значимiсть дванадцяти критерив сервюу на залiзницi, розрахова-но коефiцiент важливостi кожного варiан-та. Аналiз отриманих коефiцiентiв важли-востi дозволив зробити висновок, що най-бiльш важливими критерiями, що впли-вають на вибiр рухомого складу пасажи-рами е цша (коефiцiент важливостi Р=0,12), час (Р=0,14) та умови (комфорт) (Р=0,14) по'здки, вiдповiднiсть графiку руху (Р=0,11), зручнють маршруту (Р=0,10). Iншi критери оцiнки мали значно меншi значення коефщента оцiнки.
Аналогiчнi результати були отримаш в ходi проведення дослiджень по визна-ченню конкурентних позицiй залiзничного транспорту у порiвняннi з основним конкурентом - автомобшьним транспортом шшими дослщни-ками [14]. Анкетування 242 респонденпв показало, що при виборi виду транспорту пасажири керуються такими показниками, як швидкiсть, зручнють графшу руху, комфортнiсть пiд час по'зд-ки, можливiсть пiльгового про'зду та iншi. Спираючись на щ данi було показано, що автотранспорт займае домiнуючi позици по параметрам, як е головними при виборi виду транспорту пасажирами, а саме - ви-сока швидкiсть та висока яюсть обслуговування з боку персоналу. При цьому слщ зазначити, що вплив зручносп графiку ру-
ху, особливо кшьюсть поiздiв за добу, на прийняття рiшення суттево проявляеться в примюькому сполученнi.
Таким чином, на основi проведених дослiджень, до перелiку критерпв, за яки-ми оцiнюватиметься привабливють про-позицiй в пасажирських перевезеннях та визначатимуться характеристики МВРС, входять: вартють послуги (по'здки), час та умови (комфорт) по'здки. До перелiку критерпв не включено вщповщшсть гра-фiку руху та зручшсть маршруту, бо данi параметри в основному вщносяться до област управлiння перевезеннями.
Визначення конкурентоспроможних р1вн1в транспортних послуг в мiжрегiо-нальному сполученнi методом нечггко-го лопчного виводу Мамданi
Як показано вище, конкурентоспро-можнiсть МВРС в основному визначаеть-ся конкретним споживачем за трьома характеристиками, а саме: вартють послуги (по'здки), час та умови (комфорт) по'здки. Вибiр оптимального можливого ршення ускладнено наявними протирiччями: так прагнення до зменшення часу по'здки та покращення умов по'здки викличе зрос-тання вартостi послуг, що, для бiльшостi споживачiв е стримуючим фактором.
Враховуючи той факт, що вибiр рi-шення залишаеться за споживачем, про-понуеться до визначення основних задач по забезпеченню конкуренто-здатностi пасажирських перевезень залiзничним
транспортом долучити самого споживача.
Пропонуеться методика, суть яко' полягае в тому, що умовному споживачу надаеться алгоритм (деяка процедура) за яким за двома вхщними змiнними, зна-чення яких визначае споживач, та за пев-ними правилами визначаеться вихщна. Вхiднi та вихщш змiннi назначаються з трьох характеристик, виявлених поперед-ньо, а саме: вартють послуги (по'здки), час та умови (комфорт) по'здки. Дану задачу можна розглядати як процес отри-мання висновку на основi нечггких умов або даних з використанням понять неч^-ко' лопки. Цей процес об'еднуе в собi всi основнi концепци теорп неч^ких множин: функцiя приналежностi, лiнгвiстичнi змшш, нечiткi логiчнi операци, методи неч^ко'' iмплiкацii та неч^ко'' композицп.
Структуру системи отримання нечь ткого виводу 2 при двох вхщних параметрах х та у показано на рис.1.
Для побудови системи розглядають-ся мiжрегiональнi по'зди з сидячими мю-цями. Вхщними величинами обрано вар-тiсть по'здки та комфортнi умови, а вихь дною - час по'здки. В якост алгоритму нечiткого виводу взято алгоритм Мамдаш.
На першому етат побудови моделi кожнiй вхiднiй х (вартють по'здки), у (ко-мфортш умови) та вихiднiй г (час по'здки) змiнним привласнено набiр функцш при-належностi /и(..), яким було надано вщпо-вiдне найменування. В результат чого отримано нечiткi множини А=(р.А(х)/х}, В={ИВ(у)/у} та С={Иф)/ г }.
Фазифжоваш Нечеткий
Рис.1. Типова структура системи неч^кого виводу
Вщомо, що згщно алгоритму нечГт-кого виводу Мамдаш для кожного з правил i = 1 .. m бази правил в мехашзмГ виводу для посилань x0, у0 визначаються:
1) рГвнГ вГдсГчення для лГво'1' частини правил:
al=minl(Al(xo), В1(уо)) (1)
2) вГдсГчення функцп приналежностГ
C*i(z)=mini(ai 3 Ci(z))
(2)
3) композицГя, або об'еднання отрима-них усГчених функцш C*i(z0), для чого вико-ристовуеться максимальна композицГя нечь тких множин. ВнаслГдок цього отримуеться нечГтка пщмножина для змГнно'1' виходу з функщею приналежностГ:
c(z)=maxi(C*i(z))
(3)
Переведення до чГткосп (дефазифь кащя), тобто, визначення z0, вГдбуваеться шляхом пошуку центра ваги за формулою
^а =
fzitc(z)zdz i2ßcmdz
(4)
Що стосуеться вибору дГапазошв ба-зових змшних (вхГдних та вихГдних пара-метрГв), то пропонуеться наступний тд-хГд:
- дГапазон рГвня комфорту - вщ 0 до 10 (у балах). Максимальний рГвень комфорту вщповщае 10 балам, а мшмальний - 0;
- дГапазон часу по'1'здки - вГд максимального часу по'1'здки (визначаеться як результат дшення вГдстанГ мГж кГнцевими пунктами на маршрутну швидкГсть по'1'з-дГв пасажирського сполучення) до мшГма-льного часу по'1'здки (при використаннГ послуг авГацшного перевГзника з враху-ванням часу, що витрачаеться при пере'1'здГ мГж аеропортом та пунктом призначення);
- дГапазон вартосп про'1'зду (в грив-нях) - вГд мшГмально'1' вартостГ, яка визначаеться вартютю про'1'зду по'1'здом в паса-жирському сполученш при мГнГмальних умовах комфорту до максимально'1' - при
використаннг послуг авгацгйного перевгз-ника.
Запропонована методика дозволяе визначити та ощнити необхщш рГвнГ транспортних послуг при забезпеченш мГж-регГонального пасажир-ського сполучення залГзничним транспортом за трьома кри-терГями (вартГсть послуги, час та умови (комфорт) по'1'здки) з залученням безпо-середньо споживача послуги, що, слщ очГкувати, сприятиме досягненню конку-рентоспроможностГ пасажирських переве-зень.
Беручи до уваги той факт, що транс-портними послугами користуються паса-жири умовно рГзних категорш, 1'х вибГр за зазначеними критерГями, найбшьш Гмовь рно, рГзнитиметься. Для зближення ïx по-зицГй по спГльнГй характеристицГ (числовому значенню) для всГх категорГй - «час похздки», доцГльно, пГсля визначення на першому етапГ за методом нечГткого логь чного виводу величини характеристики транспортноï послуги «час похздки», провести уточнення характеристики «умови комфорту» при вибранш однаковш для всГх категорГй характеристицГ «час похзд-ки» та характеристицГ «вартГсть послуги». Проведення даного додаткового етапу дозволить узгодити для всГх категорГй паса-жирГв прийнятне значення параметру «час по!здки» та визначити по категорГям характеристики «умови комфорту» та «вар-тГсть послуги». На рис.2 представлена структурна схема алгоритму уточнення рГвшв транспортних послуг з максималь-ним урахуванням вимог пасажирГв всГх категорГй, де: x0i - «умови комфорту»; y0i -значення параметру «вартГсть послуги»; z0i - значення параметру «час пох'здки»; zET - узгоджене для всГх категорГй пасажирГв значення параметру «час похздки»; Az - допустиме вщхилення параметру «час похздки» вГд узгодженого значення zET; x*0i , y*0i - значення параметрГв вщповщ-но «умови комфорту» та «вартГсть послуги» при zET ; i =1..N- категорп пасажирГв.
Вхвдт параметры
Узгоджет вихвдш характеристики
Рис. 2 Структурна схема алгоритму уточнення рiвнiв транспортних послуг з мак-симальним урахуванням вимог пасажирiв всiх категорiй
Методолопя визначення швидкчсних характеристик МВРС з врахуванням вщносноТ важливост критернв
Отримана, в результат проведених дослiджень, прийнятна для потенцшних споживачiв на конкретному маршрут! така характеристика транспортних послуг як час по'здки, дозволяе визначити маршру-тну швидкiсть та перейти безпосередньо до вибору одше'' з основних технiчних характеристик МВРС - конструкцшно'' швидкосп та вiдповiдно максимально'' екс-плуатацшно''.
Вiдомо, що рiвень оргашзаци мiжре-гiонального швидкiсного руху прийнято характеризувати двома основними катего-рiями швидкостi руху - максимальною та маршрутною швидкостями руху. Максимальна швидкють руху характеризуе зага-льний рiвень технiки, а маршрутна -вплив експлуатацшних умов. Маршрутну швидкють можна визначити як
XV ■ ь
V =.г=1
т
(5)
де VI , и - вщповщно швидкiсть та час руху на ^ - му вiдрiзку дiлянки;
п - загальна кiлькiсть вiдрiзкiв, на якi роздшено дiлянку;
п
Т = X ti - загальний час руху на дь
г=1
лянцi.
Оцiнити вплив обмежень швидкосп руху на вiдрiзку шляху задано'' довжини на дшянкову маршрутну швидкiсть дае змогу коефщент ефективностi викорис-тання максимально'' швидкосп:
1
и =
1
X ^
х V*
(6)
V
де и = — - коефщент ефективнос-
V
м
т використання максимально' швидкостi
VM на д^нщ довжиною L;
i * _
h = L
частка довжини вiдрiзка I,
вiд загально! довжини L дiлянки;
V
V =■
V
вiдношення величини
швидкосл руху на г- му вiдрiзку до максимально! швидкосп руху.
L = Z I,
загальна довжина дшянки,
i =1
яка складаеться з п вiдрiзкiв довжиною Ь .
В якосп шюстрацп впливу на при-йняття рiшення щодо визначення швидкь сних характеристик МВРС наявносп об-межень швидкостi руху на маршрут^ роз-глянемо випадок коли дшянка маршруту складаеться з двох однаково! довжини вь дрiзкiв, рух на одному з яких мае обме-ження по швидкостi. На рис.3 показано залежшсть необхщно! для забезпечення сталосп маршрутно! швидкостi в 120
200
100
км/год швидкосп руху Vmax на дiлянцi де вщсутне обмеження швидкостi, вiд швидкосп руху на iншiй дшянщ, де введено обмеження Vmin. Як видно з графша, при наявносп обмеження швидкостi руху 100 км/год, на шшш дiлянцi достатньо забез-печити швидкiсть руху 150 км/год, а у ви-падку ж обмеження швидкосп руху до 80 км/год -забезпечити на дшянщ, де обмеження вщсутш, потрiбна швидкють руху 240 км/год.
Приймаючи до уваги той факт, що МВРС е складовою частиною транспорт-но!' системи, i його залежнiсть вщ юную-чо! iнфраструктури, питання визначення його швидюсних характеристик для забезпечення задано!' маршрутно! швидкостi можна вщнести до тих комплексних задач, що потребують врахування як технь чно! так i варпсно! сторони дано!' про-блеми.
80 85 90 95 100 105 110 115 120 Мшшальна швидкють Vmin, км/год
Рис. 3 Залежнiсть максимально! швидкосп руху при наявносп швидюсних обме-жень i сталiй величиш маршрутно! швидкостi
Зрозумiло, що дана задача багатокри-терiальна i вщноситься до задачi вибору найкращого проектного ршення [15]. Ввдо-мо, що постановка всяко! задачi багатокри-терiального вибору потребуе наявносгi [16]:
- множини X можливих ршень;
- векторного критер^ / = (Л,/т), де Л г=1,..,т - Цiльова
функщя;
- вiдношення ^ категорично! переваги.
Знання векторного критерiю / i без-лiчi можливих рiшень X дозволяе знайти
множину Парето Pf (X) с X (ршень, ощнок) ( P (X) = {х* е X | не iснуe, такого, що f(х) > f (х*)}). Так як вибiр опти-мальних ршень Opt X слiд проводити серед недомшуемих рiшень Ndom X ( Ndom X = {х * е X | не юнуе, такого, що
х ^ х*}), необхiдно виключити всi домь нуемi рiшення з Pf(X) [16].
У випадку, коли отримано не одне а декшька оптимальних ршень, i для особи (колективу) що приймае остаточне ршен-
250
150
50
0
ня при ршенш дано!' задачi багатокрите-рiального вибору критерп нерiвноцiннi (наприклад, один з критерпв бiльш важ-ливий шж iнший (iншi)), доцiльно засто-сувати метод, розроблений в рамках теорп вщносно! важливостi критерпв, суть яко'! полягае в тому, що для особи (колективу) що приймае остаточне рiшення ^й кри-терiй важливiший у-го, якщо всякий раз при виборi з пари векторiв особа (колек-тив) що приймае остаточне ршення готова пожертвувати певною кшькютю w*j по менш важливiшому у-му критерп заради отримання додатково'! кiлькостi w*i по бiльш важливому ^му критерп при умовi збереження всiх шших значень критерпв. При цьому коефщентом вщносно!' важливостi критерпв для вказано'! пари вектор1в е
бору: / = (/1,/2), X = {*',*I-},
кч =
IVI + Ю-
[16]
де Г(х') = (-17 7),
/СО = (-13 3),
/(* ") = (-10 2) . Першi компоненти ве-кторiв оцiнок отримали вщ'емш значення, оскiльки критерiй / (вартють проекту) пiдлягае мiнiмiзацii.
Задачею передбачено, що особа (ко-лектив) обмежена в засобах, i тому вважае перший критерш важливiше другого з ко-ефiцiентом вщносно!' важливостi = 0.5 . Вiдповiдно до теореми [16], згiдно якiй Рз (X) с Р/ (X) виконуеться при умовi коли г-й критерш важливше у-го з коефще-нтом вщносно!' важливосп kij (0 < к у < 1),
а вектор - функцiя g = (gl,g2,...,gm) мае вигляд
g^ = ку ■ f + (1 - ку ) • f^,
(7)
Проiлюструемо сказане прикладом за методолопею, викладено!' в робот Но-гiна В.Д. [16]. Припустимо, що для забез-печення на заданому маршрут маршрут-но!' швидкосп Vm розглядаеться вибiр найкращого з трьох проекпв, де передба-чено застосування поiздiв з максимальни-ми швидкостями руху VI, V2 та V3, при-чому VI > V2 > V3. При ощнщ проекпв враховувались також витрати на iншi сис-теми, необхiднi для забезпечення зазначе-но!' транспортно!' послуги.
Таким чином, розглядаеться вибiр найкращого з трьох проекпв, що склада-ють множину парето - оптимальних рь шень р (X) = X i характеризуються на-
ступними даними: вартiсть першого скла-дае 17, другого - 13 i третього - 10 оди-ниць, а планований середньорiчний при-буток очшуеться 7, 3 i 2 одиниць, вщповь дно.
Вказаному завданню вщповщае на-ступна модель багатокритерi-ального ви-
ёа = /а ДДЯ ВС*Х 5 е ^ ' КР1М
числовi значення складових вектора функцп визначатимуться за форму-лами: g1 = /, ^2 = 0.5/1 + 0.5/2 .
Враховуючи вище зазначене отри-маемо наступш значення g(gl,g2) для трьох проекпв, що розглядаються: g(х') = (-17 -5), g(*") = (-13 -5) та g(* ") = (-10 - 4) .
Аналiз отриманих результатiв дае можливють зробити висновок, що з трьох розглянутих проекпв при коефiцiентi вщносно!' важливостi кХ2 = 0.5 оптимальним може бути лише третш варiант, де перед-бачено застосування поiздiв з максималь-ними швидкостями руху V3 < (VI, V2).
Схему послiдовностi виконання дiй по визначенню швидкюних характеристик МВРС наведена на рис.4.
Рис. 4 Схему послщовносп виконання дiй по визначенню швидкiсних характеристик МВРС
по!'зда, та рiвномiрного розмiщення обла-днання по вагонам, конф^уращя по!здв секцiйна (секцiя являе собою функщона-льно завершену одиницю в яку можуть входити декiлька вагошв). Як правило, максимальне навантаження на вюь знахо-диться в межах 14^17 т.
Вiзки характеризуються високою плавнiстю ходу та оптимальними динамь чними характеристиками. У бiльшостi ви-падках перша ступiнь ресорного тдвшу-вання виконана у виглядi сталевих пружин. Друга ступiнь утворена пневматич-ними ресорами. Вертикальнi та горизон-тальнi коливання вагонiв гасяться пдрав-
Анал1з вщповщност1 техн1чного стану вггчизняного МВРС вимогах м1жрепо-нального пасажирського сполучення
Проведений аналiз [11] характеристик МВРС провщних виробниюв показав, що в основу !'х конструктивних концепцiй покладенi наступнi принципи:
- висока експлуатацшна швид-
юсть;
- комфортабельнi умови для па-сажирiв;
- дотримання екологiчних вимог;
- високий рiвень надiйностi та ремонтоздатносп.
З метою зменшення загально! маси
лiчними амортизаторами. На деяких по'з-дах (наприклад Rail Star) для полiпшення плавностi ходу додатково встановлено га-сителi повздовжшх та поперечних коли-вань мiж кузовами вагонiв.
Електричнi частини бшьшосп секцiй мають не менше двох комплектив тягового та допомiжного електричного обладнання. Це зроблено з метою збереження працез-датност при вiдмовi одного тягового агрегату, або вщповщного йому допомiжно-го обладнання. У випадку, коли застосо-вусться лише один пристрiй (наприклад струмоприймач) - вiн мае велику надш-нiсть. Крiм того, для експлуатацп по'зди формуються з декiлькох базових секцш. На МВРС застосовуються асинхронш тя-говi двигуни та статичш перетворювачi. Тяговi перетворювачi, як правило, скла-даються з вхiдного чотирьох квадрантного регулятора, промiжноi ланки постшно'' напруги, iмпульсного iнвертора. Високi гармошки гасяться поглинаючою ланкою. Для зменшення зворотного впливу на ко-нтактну мережу, чотирьох квадрантш ре-гулятори перетворювачiв працюють з так-товим змщенням. Тяговi перетворювачi виконанi з модулiв. Окремi модулi можна замшити не зачiпаючи iнших. В якост елементно'' бази перетворювача застосо-вують в переважнiй бiльшостi IGBT- тра-нзистори.
Враховуючи, що значну частину ви-трат складають витрати на техшчне об-слуговування протягом всього термшу експлуатацп по'зда, широко застосову-еться:
- принцип модульносп вузлiв та компоненпв i простота та оператившсть iх замiни;
- система дiагностування;
- використання сучасних матерiалiв та надшного обладнання.
Характерним для швидкюного МВРС е те, що значна увага придшена внутрiшньому плануванню вагошв з метою забезпечення максимальних зручнос-тей для пасажирiв рiзних категорiй, в тому чист для пасажирiв з обмеженими мож-
ливостями.
Що стосуеться вiтчизняного рухомого складу, то суттевих концептуальних змiн за останш десятилiття по переважнiй бшьшос-тi прийнятих технiчних рiшень по системам не вщбулося. Так, наприклад, тяговi елект-ричнi передачi базуються на використаннi колекторних тягових електричних двигунiв постiйного (пульсуючого) струму та кому-тацiйних елементiв, за допомогою яких ре-гулюеться 'х напруга живлення. Не вщбу-лося суттевих змш i в принципi побудови ходово'' частини та забезпеченнi вщповщно'' плавностi ходу [11].
Загалом, системи втизняного МВРС складаються з велико'' кiлькостi елементiв, що ускладнюе 1'х обслуговування та побудо-ву системи дiагностування.
Впровадження ж систем, побудова-них на використаннi сучасно'1 елементно'1 бази, як правило, потребуе додаткових ршень по узгодженню 1'х з штатними.
В цiлому ситуащю, щодо оцiнки вь дповiдностi втизняного МВРС вимогах мiжрегiонального пасажирського сполу-чення, можна розглядати як таку, що:
1) в даному вгтчизняному МВРС при його створенш та розвитку як системи реалiзована певна концепщя;
2) наявнiсть зовнiшнiх та внутрш-нiх причин, таких, наприклад, як змша умов зовнiшнього середовища, поява ново'' елементно'1 бази, впровадження яко'' приводить до конфлшту в iснуючiй сис-темi, безперервне кшьюсне зростання ди-ференцiйованих елеменпв системи в об-меженому просторi та iнше вказуе на те, що юнуючий вiтчизняний МВРС досягнув граничного порогу розвитку;
3) досягнення втизняним МВРС граничного порогу розвитку можна розглядати як початок виникнення ново'' сис-теми.
Таким чином, втизняний МВРС потребуе якюно! змши. Крiм цього, розглядати питання яюсно! змши систем в^-чизняного МВРС без врахування зовшш-нього впливу шших систем, таких як система електропостачання, система колшно-
го господарства та шших, означало б зву-ження пошуку оптимальних ршень по забезпеченню конкурентоспроможностi пасажирського перевезення залiзничним транспортом. В якосп додаткових до ос-новних напрямкiв удосконалення систем можна видшити наступнi:
- мiнiмiзацiя втрат електроенергл в системi рухомий склад - система елект-ропостачання;
- мошторинг та вщповщне коре-гування режимiв роботи рухомого складу в функцп збурюючи факторiв, що вини-кають в системi рухомий склад - колiя -система електропостачання.
Висновок
Запропонована методологiя вибору ращонально! стратеги визначення характеристик перспективного МВРС в рамках забезпечення конкурентоспроможносп пасажирського сполучення залiзничним транспортом. Основними етапами вибору е: визначення критерпв якосп транспортних послуг та вщповщно множину рiшень щодо властивостей рухомого складу; ви-значення критерпв ощнки та процедури прийняття рiшень щодо оптимального вибору характеристик.
В рамках проведених дослщжень ощнено технiчний стан вiтчизняного МВРС та вiдмiчено, що в цшому системи вiтчизняного МВРС досягли граничного порогу розвитку i для забезпечення кон-курентоспроможностi пасажирського мь жрегюнального сполучення залiзничним рухомим складом потребують якюно! змiни з врахуванням як внутршшх, так i зовнiшнiх чинниюв.
Наведенi методологiчнi пiдходи до-зволяють проводити подальшi роботи по вибору ращональних рiшень щодо характеристик рухомого складу.
Список лггератури
1. Мороз В.1. Генетичний та методо-
логiчний аспекти створення техшчних за-собiв нового поколшня для залiзничного транспорту [Текст] / В.1. Мороз// Залiзни-чний транспорт Укра!'ни. - 2000. - №5-6. -С.61-62.
2. Мороз В.1. Методологiчний аспект формалiзованого описання i оцiнювання мехашчно! досконалостi конструкцп транспортних техшчних засобiв [Текст] / В.1. Мороз: зб. наук. праць. - Харюв: Укр-ДАЗТ, 2004. - Вип.64. - С.31 - 38.
3. Мельник Т.С. Практичш аспекти за-стосування традицiйних прийомiв факторного аналiзу як основа стратепчного плану-вання розвитку пасажирського комплексу зашзничного транспорту Укра!'ни [Текст] / Т.С. Мельник, О.В. Христофор // Вагонний парк. - 2009. - №9-10. - С.12 -15.
4. Яцько С.1. Методика прогнозування конкурентоспроможносп пасажирських пе-ревезень [Текст] / С.1. Яцько, Ю.А. Евтушенко: зб. наук. праць. - Харюв: УкрДАЗТ, 2010, - Вип.119. - С.142-147.
5. Аксенов И.М. Эффективность пассажирских железнодорожных перевозок [Текст]/ И.М. Аксенов. - К.: Транспорт Украины, 2004.-284 с.
6. Гудкова В.П. Обгрунтування та-рифiв на пасажирськi перевезення [Текст] / В.П. Гудкова// Iнформацiйно-керуючi системи на залiзничному транспортi. -2003. - № 2. - С. 51 - 55.
7. Громова О.В. Маркетинговий аспект пщвищення економiчноi ефективносп залiз-ничних транспортних перевезень [Текст]/ О.В. Громова: зб. наук. праць. - Харюв: УкрДАЗТ, 2003. - Вип. 54. - С. 45 - 49.
8. Шеррер Б. Железные дороги в общетранспортной среде [Текст]/ Б.Шеррер, Г. Нидеггер//Железные дороги мира.- 2003.-№10.-С.47-50.
9. КалЫченко Л. Л. Розробка кон-цепцп конкурентоспроможностi пiдпри-емств [Текст]/ Л. Л. КалЫченко // Вюник економiки транспорту i промисловостi. -2009. - № 28. -С. 156 - 160.
10. Якименко Н. В. Методолопчш аспекти конкурентоспроможносп залiз-ничного транспорту [Текст]/ Н. В. Якиме-
нко // Вюник економГки транспорту i про-мисловосп. - 2009. - № 28. -С. 104 - 109.
11. Басов Г.Г. Розвиток електрично-го мотовагонного рухомого складу. Ч.2 [Текст] / Г.Г. Басов, С.1. Яцько - Харюв: «Апекс+», 2005.- 248с.
12. Оптнер С.Л. Системный анализ для решения деловых и промышленных проблем [Текст] / С.Л. Оптнер. - М.: Изд-во «Советское радио», 1969. - 216 с. (Пер. с англ. С.П. Никанорова)
13. Бешелев С.Д. Экспертные оценки [Текст] / С.Д. Бешелев, Ф.Г. Гурвич - М.: Наука, 1973. - 160 с.
14. Наумова О. Е. Удосконалення системи сервюного обслуговування пасажирГв на Швденнш зал1знищ на тдсгавГ результа-т1в маркетингового дослГдження [Текст]/ О.Е. Наумова, О.1. Антонова, Л.В. Головань// Вюник економГки транспорту i промислово-стГ - 2011. - № 34. -С. 212 - 217.
15. Подиновский В.В., Парето - оптимальные решения многокритериальных задач [Текст]/ В.В. Подиновский, В.Д.
Ногин. - М.: Наука, 1982, - 255 с.
16. Ногин В.Д. Принятие решений в многокритериальной среде. количественный подход [Текст] / В.Д. Ногин.- М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. - 144 с.
Анотацн:
В статп розглянуто питання вибору радикально! стратеги визначення характеристик мо-торвагонного рухомого складу з метою покращен-ня конкурентоспроможностi пасажирського спо-лучення залiзничним транспортом.
В статье рассмотрены вопросы выбора рациональной стратеги определения характеристик мотор - вагонного подвижного состава с целью улучшения конкурентной возможности пассажирского сообщения железнодорожным транспортом.
In the article the questions of choice are considered rational strategists of determination of descriptions of electric mobile composition with the purpose of improvement of competition possibility of passenger report a railway transport.
