CC BY
9
УДК: 629.41
УСТЕНКО О.В., к.т.н., доцент (УкрДАЗТ).
Моделювання ращонального плану розмщення тепловозiв 2ТЕ116 по базам ремонту для Швденно'1 залiзницi
Постановка проблеми
На даний час структура залiзничного транспорту Украши зазнае трансформаций проводиться реструктуризацiя структур-них тдроздшв, що в свою чергу вимагае визначення та розподiлу основних напря-мкiв роботи пiдроздiлiв служби локомотивного господарства.
Анал1з останшх досл1джень та публжа-ц1й
Мережа локомотивних депо предста-вляе собою пщсистему системи залiзнич-ного транспорту Украши, у функцп яко'! входить забезпечення локомотивного парку залiзниць своечасним i якiсним ремонтом та ТО. Залiзнична транспортна система функцiонуе у конкурентному середо-вищi за законами ринково'! економiки, в якому останнiм часом спостертаеться те-нденцiя посилення конкурентно'!' боротьби на фош стрiмкого зростання щн на енер-гоносп i матерiальнi ресурси. Тому одною iз важливiших задач функцiонування цiеi тдсистеми е забезпечення п економiчноi ефективносп. На економiчну ефективнiсть роботи тдсистеми ремонтних i експлуата-цiйних депо впливають багато негативних чинникiв: постшне зростання ступеня зно-су локомотивного парку, недостатнють поповнення парку новими локомотивами, падiння обсягiв вантажних перевезень, що обумовлене свiтовою економiчною кри-зою, нестабiльнiсть i зростання щн на ма-терiальнi ресурси. Вс цi чинники е об'ективними зовшшшми факторами, тому единий шлях для пщвищення ефектив-
ност функцiонування пiдсистеми ремонту локомотивiв е реорганiзацiя i"i внутршньо"" структури, вщмова вiд застарiлих техноло-гiй роботи i перехiд пiдсистеми управлш-ня на логiстичнi принципи управлiння з наданням властивостей гнучкостi системi ТО та ПР.
Постановка задач
Основною задачею такого управлш-ня е оптимiзацiя розподiлу роботи мiж депо, як входять у мережу депо залiзницi з метою мiнiмiзащi" сумарних витрат, що пов'язанi з ремонтом та експлуатащею локомотивного парку залiзницi.
Основними чинниками, якi впливають на витрати на забезпечення надшно"" роботи локомотивiв пiд час виконання ва-нтажних перевезень шляхом виконання деповського ремонту е: собiвартiсть ремонту, збитки залiзницi вщ невикорис-тання локомотивiв в експлуатацп, збитки вiд непланових ремошив, витрати на пе-ремiщення локомотивiв до мiсць ремонту. Тому в сучасних умовах актуальною проблемою е формування гнучко" системи управлiння ТО та ПР на основi формуван-ня вiртуальних пiдприемств. Для формаль зацп тако"" системи необхiдно сформувати та поставити оптимiзацiйну задачу вибору варiанту плану розподiлу роботи мiж ло-комотивними депо.
Цiльова функцiя оптимiзацiйноi" мо-делi в загальному виглядi у такш постано-вцi матиме наступний вигляд:
E = Cnp + CHp + CH + CHn ^ min,
с
де ^пр - загальнi витрати на вико-нання планових ремонтiв на вах локомотивах залiзницi протягом планового перь оду;
с
^"р - вартють непланових ремонтiв на вах локомотивах залiзницi протягом планового перюду;
сн - недоотримання прибуткiв вна-слiдок того, що локомотиви вибувають iз експлуатованого парку на час ремонту;
Снп - загальнi витрати, пов'язаш з невиробничим пробiгом локомотивiв пiд час прямування до ремонтних депо.
Мiнiмiзацiя цшьово'1' функцп повинна проводитись шляхом перерозподшу роботи по ремонту локомотивiв мiж ре-монтними депо. Тому вектор змшних мо-делi повинен вiдображати шформащю про закрiплення депо за кожним локомотивом залiзницi для виконання наступного чер-гового планового ремонту. Нехай вектор
X е вектором змшних моделi управлiння системою ТО та ПР. Кшькють компонен-
тiв вектора повинна дорiвнювати к, де к -кшьюсть локомотивiв, приписаних до вах
депо залiзницi. Нехай вектор & мiстить iнформацiю про депо приписки локомоти-вiв. Вектор & також мютить к компонен-тiв, що характеризують депо приписки. Номер елемента вектора & вщповщае номеру локомотива, а значення елемента вектора вказуе на номер основного депо локомотива. Кожен номер елемента вектора X також вщповщае номеру локомотива, а значення елемента вектора вказуе на номер депо, в якому буде виконуватись черговий плановий ремонт цього локомотива.
У вщповщносп з [7] цшьова функцiя прийме наступний вигляд:
с{Х)=Щс +Щср (
' 'V 24 х'
1+
(( +1
Пх 2 к
( Г ЛП1;+1Л V Ъ.
X)
(пх -к)
1-
( „ "Л к
пх.
+С
Щ
X)
при наступних обмеженнях:
И0н. (1 - N»0' -х,))) < п. . е;. г, j = 1,2...т
де т - кiлькiсть ремонтних депо на пол^ош залiзницi;
гн
П,
нормативна тривалiсть ремонту;
V - кiлькiсть ремонтних стiйл в му депо;
' -
-
депо;
кiлькiсть робочих змiн в ] -му тривалiсть робочих змiн в ] -му
депо;
г р°б - кшьюсть робочих днiв протягом планового перюду.
До основних вимог при виборi ма-тематичного апарату i методу реалiзацii дано'1' моделi слiд вiднести:
низьку чутливiсть до розмiрностi за-
дачi,
легкiсть переводу математично'1' мо-делi iз класично'1' форми до стандартно'!' форми методу виршення задачi,
орiентованiсть методу на викорис-тання ЕОМ.
Цим вимогам вщповщають методи вирiшення складних задач функцюнально'1' оптимiзацii якi вiдносяться до роздшу еволюцiйних обчислень, який е напрям-ком штучного iнтелекту, i зокрема гене-тичнi алгоритми.
,=1
V' <
Особливютю генетичних алгоршмв також е представлення вектора змiнних моделi у виглядi хромосоми. Окремi змш-нi представляють у виглядi гешв хромосоми. Генетичнi алгоритми вщносяться до методiв евристичного пошуку, тд час якого вони вiдтворюють мехашзми якi схож за базовими принципами з мехашз-мами бюлопчно'1 еволюцп.
Важливим елементом при вирiшеннi задач за допомогою математичного апара-ту генетичних алгоршмв е створення фь тнес функцп. Генетичний алгоритм одно-часно оперуе не одним набором змшних, який представляе можливий варiант рь шення, а великою кшькютю таких набо-рiв, яку називають популяцiею. Ф^нес-функцiя, яку також називають функщею пристосованостi, е цшьовою функцiею особливого виду, генеруе шформащю, яка використовуеться генетичним алгоритмом у ходi виконання операцш масштабуван-ня, схрещування, мутацп i вiдбору для оцiнки життездатностi особин нового по-колiння. 1деальна ф^нес-функщя повинна бути зкорельована з принципами роботи i цiлями обраного типу генетичного алгоритму наскшьки це можливо. Такий тдхщ забезпечуе сходимють алгоритму у межах прийнятного для практичного застосуван-ня штервалу часу. У фiтнес функцiю також може включатись i система обмежень математично'1 моделi. При виршенш да-но'1 задачi система обмежень також була включена до ф^нес-функцп, дотримання обмежень було забезпечене системою штрафних балiв ф^нес-функци.
На рис наведено одне з вшон штер-фейсу вiзуалiзацii роботи генетичного алгоритму, на якому вщображено залеж-нiсть кращого i середнього значень ф^-нес-функци вiд кшькосп поколiнь. Дана залежнiсть демонструе швидку сходи-мiсть алгоритму при виршенш задачi оп-тимiзацii плану роботи системи депо на залiзничному полтош.
Для реалiзацii моделi було створено програмне забезпечення з використанням математично-орiентованоi мови програ-мування МайаЬ, яка де-факто е стандартом в галузi математичних комп'ютерних обчислень.
ЕНН|
1 Не ЕА Трок ОвзЬвр Жп£кну Нф ч
ВВЕ1 10307500 Меап: 10007530
* ♦ Вы) Ипы5 ♦ Мееп Япе«
5 10 15 20 25 30 35 40 45 £0 Сепега1юп 31арртд Сл1епа
_ л_<П 30 3) 40 «1 Я1 70 ЯП 90 100
Рисунок 1. - Вiкно iнтерфейсу вiзуа-лiзацii роботи генетичного алгоритму.
Зазначена оптимiзацiйна модель мае ушверсальний характер i може бути вико-ристана на пол^ош локомотивних депо Укрзалiзницi. Фрагмент розрахунку оптимального варiанту плану розподшу виконання ПР в межах Швденно'1 залiзницi наведено на рисунку 2.
|^5а.гт1зничннй по г1гон
№ (и* 1 1осЬ КпЫ ил
И 3 А * ^ ч-ч0 - т, □ В □ в
Впзо*: 5/8
ТЧ Греб^ка О/таен: 2/4
ТЧ п/г 7/8 га&а Власн:б/б1>Куп'ЯНСЬК --__ ТЧГрЛём^Г 1 ТЧ ОСНоЬ^„,.Н: 10/10 ТЧГре&жа: 1 ТЧ Кяц/тськ 2
74 Г&Х**.! 1 ТЧ Л о зова
ТЧ Крененчу к
Рисунок 2. - Вшно штерфейсу про-грами з результатами розрахунку оптимального варiанту плану розподшу виконання ПР в межах Швденно'! залiзницi
Висновки
Розроблена математична модель та програмне забезпечення, яке дозволяе ви-значити оптимальний план ремонту локо-мотивiв, що обслуговують вантажнi пере-везення на залiзничному полiгонi.
До основних вимог при виборi ма-тематичного апарату i методу реалiзацii дано'1' моделi слщ вiднести: низьку чутли-вiсть до розмiрностi задачi, легкiсть переводу математично'1 моделi iз класично'1 форми до стандартно'1 форми методу ви-рiшення задачi, орiентованiсть методу на використання ЕОМ.
Зроблено розрахунки по визначенню ращонального плану розподiлу виконання ПР в межах Швденно'1 залiзницi.
Лiтература.
1. Лашко А. Д. Реформування залiзни-чного транспорту як один з кроюв на шляху Украши до св^ового ствтоварист-ва. / Зб. праць конф. -К.: КУЕТТ, 2007. -Ч.1. -С.49-51.
2. Айзинбуд С.Я. Эксплуатация локомотивов. / С.Я. Айзинбуд, П.И. Кельпе-рис. - М. : Транспорт, 1990. - 261 с.
3. Хасин Л. Ф. Экономика, организация и управление локомотивным хозяйством / Л.Ф. Хасин, В.Н. Матвеев ; под ред. Л.Ф. Хасина. - М. : Маршрут, 2002. - 452 с.
4. Экономика железнодорожного транспорта: Учеб. Для вузов ж.-д. трансп. / Под общ. ред. Н.П. Терешиной, Б.М. Ла-пидуса, М.Ф. Трихункова. - М.: УМК МПС России, 2001. - 600 с.
5. Устенко О.В. Удосконалення сис-теми техшчно'1 експлуатацп рухомого складу залiзниць Украши в перюд 1'х реформування / О.В. Устенко // Вюник Схь дноукрашського нащонального ушверси-
тету iменi Володимира Даля / Науковий журнал. - Луганськ, вид. СНУ, 2010. №5 (147). -Частина 2. -С.46-50.
6. Устенко О.В. Модель визначення середнього часу простою локомотива в очшуванш ремонту в депо / О.В. Устенко // Вюник Схщноукрашського нащонального ушверситету iменi Володимира Даля / Науковий журнал. - Луганськ, вид. СНУ, 2011. №5 (153). -Частина 2. -С.46-50.
7. Устенко О.В. Модель визначення ращонального плану розмщення локомо-тивiв по базам ремонту [Текст] / О.В. Устенко // Iнформацiйно-керуючi системи на залiзничному транспорта -2011. -№4(89). -С.24-27.
Анотацн:
Автором статп розроблено програмне за-безпечення для визначення оптимального плану розмщення локомотив1в по базам ремонту на основ! генетичних алгоршадв. Модельовано та за-пропоновано рацюнальний план розмщення теп-ловоз1в 2ТЕ116 по базам ремонту.
Ключов1 слова: ремонт локомотив1в, база ремонту, математична модель, техшчне обслуго-вування, поточний ремонт.
Автором статьи разработано программное обеспечение для определения оптимального плана размещения локомотивов по базам ремонта на основе генетических алгоритмом. Смоделировано и предложено рациональный план размещения тепловозов 2ТЭ116 по базам ремонта.
Ключевые слова: ремонт локомотивов, база ремонта, математическая модель, техническое обслуживание, текущий ремонт.
The author of the article developed the software to determine the optimal deployment plan on the bases of repair of locomotives based on genetic algorithm. Modeled and suggested a rational layout of locomotive repair 2TE116 the bases.
Keywords: repair of locomotives, repair base, a mathematical model, maintenance and repair.
