CC BY
39
Проблематика транспортных систем
17
УДК 656.21:519.224
П. К. Рыбин, В. Н. Фоменко, Н. С. Комовкина
Петербургский государственный университет путей сообщения
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСПОЛОЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ОБЪЕКТОВ, ОБСЛУЖИВАЮЩИХ МОРСКОЙ ПОРТ
В условиях изменения размеров движения, для установления наиболее выгодных условий взаимного размещения железнодорожных станций обслуживающих порт в узле, создана программа статистического моделирования на основе вычислительной системы Compaq Visual Fortran 6.1. Описаны принципы действия программы.
программа статистического моделирования, у-распределение, «твёрдые нитки» графика движения поездов, массив данных, алгоритм, процесс.
Введение
Существующие схемы железнодорожного обслуживания морских портов (далее - схемы обслуживания) отличаются расположением участвующих в этом процессе станций, по отношению друг к другу и в целом к порту. При этом с точки зрения перспективы развития этих схем важную роль играют расстояния между входящими в них железнодорожными станциями, поскольку эти величины оказывают влияние на принятие решений по вариантам развития станций, соединительных путей между ними, железнодорожной сети порта, этапности развития схемы железнодорожного обслуживания порта.
В зависимости от перечисленных факторов могут быть реализованы различные варианты технологии взаимодействия железнодорожного и морского транспорта. Но для выбора наиболее рационального из них необходимо выполнить детальное исследование условий функционирования базовых схем обслуживания при различных размерах движения и взаимном расположении железнодорожных станций. Поскольку взаимодействие этих двух видов транспорта представляет собой сложную систему, подверженную влиянию множества случайных факторов, не позволяющих достоверно описать её с помощью аналитических зависимостей, целесообразно использовать метод
статистического моделирования [1, 2], который позволяет имитировать работу участка, примыкающего к железнодорожной сети морского порта.
С целью исследования наиболее сложных схем обслуживания, состоящих из узловой сортировочной и портовой станций, а также районного парка (далее УСС, ПС и РП соответственно), и установления наиболее выгодных вариантов взаимного размещения этих железнодорожных объектов в условиях изменения размеров движения была создана программа на основе вычислительной системы Compaq Visual Fortran 6.1. Программа позволяет, в зависимости от размеров движения, структуры вагонопотока и наличного путевого развития УСС и ПС, определить:
1) при возрастании продолжительности простоев составов поездов на этих станциях в ожидании отправления - расстояния между УСС, ПС и портом, при которых отсутствует потребность в увеличении количества путей указанных раздельных пунктов;
2) в зависимости от расстояний между указанными железнодорожными станциями и портом - условия, при которых возникает необходимость в увеличении требуемого путевого развития парков отправления и прибытия УСС и ПС соответственно;
3) при невозможности развития указанных железнодорожных объектов - потреб-
ISSN 1815-588Х. Известия ПГУПС
2012/4
18
Проблематика транспортных систем
ность в устройстве и место размещения на участках УСС - ПС или ПС - РП простейших раздельных пунктов для обгона и/или отстоя на них составов поездов, следующих в порт.
1 Общая структура программы
Программа статистического моделирования (далее - ПСМ) представляет собой упрощенную имитационную модель железнодорожного участка, примыкающего к морскому порту.
В программе смоделирован наиболее сложный из возможных вариантов - двухпутный участок между железнодорожными станциями, взаимодействующими с морским портом. В настоящей статье в качестве примера рассмотрен участок УСС - ПС (рис. 1).
поездов и возможность их обгона имеющими более высокую скорость поездами:
1. Соблюдение минимально допустимого интервала между следующими друг за другом поездами (с учетом используемых средств автоматики и телемеханики для регулирования движения поездов).
2. Обеспечение следующих приоритетов следования поездов по участку:
2.1. Пассажирское движение (все категории поездов, включая пригородные электропоезда).
2.2. Маршрутизированные грузовые поезда.
2.3. Немаршрутизированные грузовые поезда.
Таким образом, в программе приоритетными считаются пассажирские поезда по отношению к маршрутизированным и
УСС
А
Рп1
РП2
Рп„
ПС ПоРт
Рис. 1. Двухпутный участок от УСС до ПС: рп рп2, рпя - промежуточные раздельные пункты
Исходными данными для моделирования являются:
1) средний суточный грузооборот порта, приходящийся на железнодорожный транспорт (N), ваг./сут;
2) среднее количество вагонов в составе поездов, следующих в направлении порта и
—ваг
из него (дасост), ваг.;
3) средние скорости движения поездов разных категорий на участке УСС - ПС (v.), км/ч;
4) минимально допустимое расстояние между составами поездов, следующих в одном направлении (Lc6 ), км;
5) количество перегонов на участке между УСС и ПС (n);
6) протяженность перегонов между раздельными пунктами (£уч), км.
В модели вводится ряд ограничений, учитывающих условия безопасного движения
немаршрутизированным грузовым, маршрутизированные грузовые по отношению к немаршрутизированным.
При запуске ПСМ устанавливаются «контрольные точки»: время прибытия состава полагается равным нулю (т = 0), а всем прочим «контрольным точкам» присваиваются бесконечно большие (в программе достаточно большие) значения. Далее запускается основной циклический процесс, который работает до тех пор, пока время прибытия очередного состава не превышает заданного времени моделирования Tmax.
Для определения времени отправления приоритетных поездов с первой станции участка (в нашем случае с УСС) по выделенным ниткам твердого графика [3] генерируется расписание из ранее созданного в текстовом редакторе WordPad ранее созданного файла с расширением. Кроме того, ког-
2012/4
Proceedings of Petersburg Transport University
Проблематика транспортных систем
19
да нет выделенных ниток твердого графика и отправление поездов с первой станции осуществляется по готовности, расписание приоритетных поездов может быть генерировано самой программой по заданным размерам движения на участке.
Расписание приоритетных поездов составляется в качестве матрицы, имеющий следующий вид:
' *11 *12 • • *1m '
*21 *22 • • *2m
V *n1 * т • n 2 • * nm J
где t t ..., tnm - время отправления поездов с заданной станции, ч.
Интервалы отправления ^маршрутизированных поездов с УСС берутся случайными в соответствии с у-распределением [4].
Используя сформированное расписание движения приоритетных поездов, создают массивы зон свободности и занятости для каждого перегона за сутки, т. е. вычисляют временные интервалы, внутри которых поезда немаршрутизированного потока могут начать движение на данном перегоне без создания помех для приоритетных поездов.
Следует отметить, что поезда немаршрутизированного потока отправляются со станций или промежуточных раздельных пунктов с учетом соблюдения минимально допустимого интервала между следующими друг за другом поездами (интервал между поездами в пакете при автоблокировке и интервал попутного следования при полуавтоблокировке). На рис. 2 представлены варианты пропуска поезда немаршрутизированного потока с учетом временных интервалов и минимально допустимого интервала сближения.
В программе используется параметр «расстояние сближения» (Lc6 ) - величина, обратно пропорциональная минимально допустимому интервалу сближения:
С=V-. (1)
1 min
где V - скорость движения j-го поезда, км/ч.
а) б)
Рис. 2. Варианты пропуска поездов немаршрутизированного потока с учетом минимально допустимого интервала сближения:
а - при автоблокировке; б - при полуавтоблокировке; ---«приоритетные» поезда;
----поезда немаршрутизированного потока
Расстояние сближения между следующими друг за другом поездами всегда должно быть не меньше допустимой величины:
7-сбл ^ 7-сбл fO\
L i ^ Lgon • (2)
В связи с этим отправление j-го поезда с раздельного пункта на перегон возможно, если соблюдаются следующие условия:
а) впереди идущий (/-1)-й поезд удалился от станции более чем на Lg6ji;
доп
б) следующий приоритетный (/+1)-й поезд не может приблизиться к отправившемуся j-му поезду на расстояние, меньшее L^.
Соответственно в случае, когда в модели, при имитации движения поездов, возникает ситуация занятия впередилежащего участка, находящийся на раздельном пункте поезд не отправляется на этот участок (рис. 3). После того как условие, соответствующее формуле (2), будет соблюдено, поезд отправляется с раздельного пункта на участок.
В ПСМ процесс движения поезда по участку между УСС и ПС разбивается на этапы (такие, как отправление поезда со станции, проследование поездом перегона, прибытие на раздельный пункт и пр.). Начало и конец каждого этапа рассматриваются как элементарные процессы, являющиеся, в зависимости от типа процесса, детерминированными или стохастическими переходами.
В программе общий ход статистического моделирования представлен в виде фиксированных «контрольных точек», являющихся
ISSN 1815-588Х. Известия ПГУПС
2012/4
20
Проблематика транспортных систем
Рис. 3. Схема отправления поезда с раздельного пункта с учетом соблюдения расстояния сближения между следующими друг за другом поездами
началом или концом какого-либо этапа. «Контрольные точки» позволяют регулировать изменение состояния системы. Каждый раз генерируется и выполняется элементарный процесс, «контрольная точка» для которого соответствует наиболее раннему моменту времени.
На рис. 4 представлена блок-схема алгоритма статистического моделирования.
2 Основной блок программы
Ключевую роль в организации алгорит-
ма играет управляющий массив t(kp\ Здесь к обозначает порядковый номер элемента в массиве (к = 1.. .M), M - количество элементов. Верхний индекс p вводится для обозначения элементарного процесса и его состояния, которыми управляет массив. Например, tj(1) представляет собой «контрольные точки», связанные с временем, такие как момент прибытия нового состава на станцию, момент проследования поездом перегона, момент прибытия на раздельный пункт и пр.; t® указывают, к какому процессу относится «контрольная точка». Например, t® = 1 обозначает прибытие нового состава, t® = 2 - занятие перегона составом,
t® = 3 - освобождение перегона и т. д. В tf) закрепляется номер состава, а tj(2 * 4) - условный номер перегона, на котором осуществляется тот или иной процесс.
При каждом новом цикле определяется, какой из блоков, описывающих N процессов, следует запустить. Для этого в управляющем массиве среди «контрольных точек» находится самая ранняя по времени. Если ее номер в массиве равен m, то
tm = min tf;
k=1,M
Далее программа определяет процесс, к которому относится выбранная «контрольная точка». Номер процесса определяется величиной n:
после чего программа выполняет процесс n.
Результатом реализации в ПМС каждого процесса является изменение переменных среды, к которым также относится и управляющий массив данных. Наиболее значимым из переменных среды, в частности, является массив составов, содержащий всю информацию об обрабатываемых поездах.
2012/4
Proceedings of Petersburg Transport University
Проблематика транспортных систем
21
Рис. 4. Блок-схема алгоритма статистического моделирования
Можно отметить также массив переменных, содержащий информацию о поездах, которые задерживаются на путях раздельных пунктов, поскольку этот массив устанавливает очередь среди составов, ожидающих отправления, учитывая их номера и последовательность прибытия на раздельный пункт.
После того как основной цикл моделирования закончен, т. е. т > Tmax, в программе осуществляется анализ полученных данных, содержащих информацию о продолжительности пребывания составов на различных этапах технологической цепочки (например, пребывание на станции в ожидании отправления, движение по тому или иному участку пути и пр.). Результатом анализа являются оценки вероятности нахождения того или иного количества составов на каждом из этапов технологического процесса.
Заключение
Использование созданной ПМС позволяет получить, применительно к широкому спектру возможных исходных данных, следующую информацию:
1) вероятность того, что будет занято заданное число путей отстоя в раздельных пунктах;
2) среднюю продолжительность задержек поездов в этих раздельных пунктах;
3) загрузку перегонов (вероятность того, что перегон будет свободен, занят одним или несколькими поездами).
Для удобства восприятия указанная информация выдается в табличном виде.
Благодаря ПСМ можно оценить и определить наиболее выгодное расстояние между УСС и ПС, ПС и ПВФ порта, требуемое ко-
ISSN 1815-588Х. Известия ПГУПС
2012/4
22
Проблематика транспортных систем
личество путей в парках отправления и прибытия станций, а также в промежуточных раздельных пунктах этих участков.
Библиографический список
1. Оценка эффективности развития узлов на основе статистического моделирования транспортных потоков / С. С. Мацкель // Научно-технический прогресс в развитии станций и узлов : межвузовский сб. науч. тр. ; под общ. ред. В. М. Акулиничева. - Вып. 829. - М. : Моск. ин-т инженеров транспорта, 1989. - 156 с.
2. Исследование непроизводительных простоев в системе «парк приема - горка» методом
имитационного моделирования / Л. М. Рубинов // Научно-технический прогресс в развитии станций и узлов : межвузовский сб. науч. тр. ; под общ. ред. В. М. Акулиничева. - Вып. 829. -М. : Моск. ин-т инженеров транспорта, 1989. -156 с.
3. Влияние постоянных размеров грузового движения на работу сортировочных станций /
A. Д. Чернюгов, П. А. Яновский // Вопросы проектирования и технология транспортных узлов : межвузовский сб. науч. тр. ; под общ. ред.
B. М. Акулиничева. - Вып. 674. - М. : Моск. ин-т инженеров транспорта, 1980. - С. 53-55.
4. Теория вероятностей / Е. С. Вентцель. -М. : Высшая школа, 2006. - 576 с.
УДК 629.4.083
В. А. Смирнов
Омский государственный университет путей сообщения
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ЛОГИСТИКИ ПРЕДПРИЯТИЙ ПО РЕМОНТУ ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
Рассматриваются вопросы производственной логистики; приводятся анализ и классификация подъемно-транспортных средств, применяемых при ремонте подвижного состава; предлагается методика оценки эффективности транспортных систем с использованием имитационного моделирования; формулируются основные направления повышения эффективности производственной логистики предприятий по ремонту подвижного состава.
ремонт подвижного состава, производственная логистика, подъемно-транспортное оборудование, имитационное моделирование, эффективность транспортного обеспечения.
Введение
Создание эффективной системы внутреннего транспортного обслуживания является одной из ключевых задач при проектировании предприятий по ремонту подвижного состава. Производственная логистика не только определяет затраты ресурсов, труда и времени на транспортные операции, объемы запасов материалов, комплектующих и оборотного ремонтного фонда, но и в существенной степени - показатели работы
технологической системы предприятия в целом, такие как практическая производственная мощность и время ремонта. Особую важность вопросы производственной логистики приобретают в связи с активным внедрением на предприятиях железнодорожного транспорта системы «бережливого производства», укрупнением и реорганизацией предприятий по ремонту подвижного состава, внедрением современного высокотехнологичного оборудования, средств механизации и автоматизации производства.
2012/4
Proceedings of Petersburg Transport University
