CC BY
12
ОРГАН1ЗАЦ1Я ТА УПРАВЛ1ННЯ ПРОЦЕСОМ
ПЕРЕВЕЗЕНЬ
УДК 656.225:65.012
Ломотько Д.В., к.т.н., доцент (УкрДАЗТ)
П1ДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТ1 ТЕХНОЛОГИ РОЗПОД1ЛУ РУХОМОГО СКЛАДУ НА ПОЛ1ГОН1
Вступ. Залiзничний транспорт грае важливу роль у економщ Укра1ни: в сучасних умовах передбачено тдвищення ефективностi його функщонування за рахунок приведення конструкци залiзничних станцiй, 1х технiчного оснащення i технологи роботи у вщповщшсть з реальними обсягами перевезень. Нажаль, останнiм часом залiзницi зазнають дефщиту рухомого складу, який може бути використаним для задоволення транспортних потреб вантажовласниюв. Одним iз шляхiв виршення ще! проблеми е впровадження ефективних методiв розподiлу рухомого складу на базi сучасних iнформацiйних технологiй з розробкою автоматизованих систем пiдтримки прийняття ршень на основi принципiв ресурсозбереження.
В тепершнш час на залiзничному транспорт намiтилась тенденцiя зростання обсягiв перевезень: якщо в середньому за добу у 2000 рощ обсяг навантаження складав 13113 вагошв, то у 2004 - 17242 вагошв. В той же час робочий парк вантажних вагошв складав 114372 вагошв, а в 2004 -99190 вагошв. Це свщчить про необхщшсть створення ефективних пiдходiв до контролю оптимальност розподшу рухомого складу на полнот шляхом використання сучасних математичних моделей.
Постановка проблеми. Ефективна система розподшу рухомого складу на полнот в першу чергу важлива для залiзницi тому, що за рахунок скорочення непродуктивного порожнього пробку вагошв зменшуються додатковi витрати, якi безпосередньо пов'язаш з пiдсилкою рухомого складу шд навантаження та з простоем вагошв шд початково-
кшцевими операцiями. KpiM того своечасне забезпечення вантажовласника рухомим складом дозволяе тдвищити конкурентоспроможшсть залiзниць та якiсть транспортного обслуговування вантажовласниюв.
В процесi розподшу рухомого складу не всi шдроздши залiзниць спрямованi у свош дiяльностi до мети, результатом виконання яко1 буде ефективний розподiл вагонiв на полнот в цiлому. Можливi ситуаци, коли пiдроздiли виконують розподiл ращонально, але дуже повiльними темпами. Таким чином перед управлшськими пiдроздiлами заизниць стае задача розробки системи безперервного контролю за виконавчими пiдроздiлами з метою ращонального планування розподiлу вагонiв на пол^ош.
Анал1з до^джень i публтацш. Питання оптимiзацiï розподiлу рухомого складу, як ресурсу, розглянут у наукових роботах багатьох вггчизняних та закордонних вчених. Нажаль, питанням розробки механiзму ефективного контролю та прийняття управлiнських ршень з боку залiзницi при розподш вагонiв ще недостатньо придiляеться уваги.
Наприклад, шдхщ до рiшення задачi розподiлу рухомого складу розглянуто у [1]. Автор пропонуе прикршити вагони до станцш наливу в цшому на полiгонi, але проблеми контролю за виконанням майже не торкаеться. Нетрадицшний шдхщ до проблеми розподшу рухомого складу запропоновано на залiзницях Шмеччини (DBAG), Федеральних залiзницях Швейцари та залiзницях Францiï (SNCF). У зв'язку з постiйним зниженням частки залiзничного транспорту у вантажних перевезеннях вантажi прямують за модульною системою. Цей шдхщ дозволяе прискорити термш доставлення вантажу та скоротити необхщну кiлькiсть рухомого складу [2].
В публшаци [3] авторами розробленi моделi аналiзу виконання плану перевезення вантажiв i плану формування вантажних поïздiв з метою подальшого оперативного корегування вагонопотоюв на базi гнучко1' моделi поïздоутворення на основi нечiткоï ситуацiйноï системи прийняття рiшення.
Формулювання мети (постановка завдання) .Ефектившсть системи розподiлу рухомого складу пiд навантаження визначаеться не тшьки технологiчними параметрами, а i системою мотиваци та контролю за виконанням забезпеченост вагонами на полнот на певному рiвнi. Представимо залiзницю у виглядi дворiвневоï системи [4]. На верхньому рiвнi iерархiï знаходиться керуючий орган - центр управлшня, а на нижньому рiвнi - виконавчi пiдроздiли. Нехай виконавчому шдроздшу необхiдно досягти до заданого моменту визначеного значення будь-якого
показника, який пов'язано з розподшом та використанням рухомого складу, як ресурсу. Таким показником може бути робочий парк вагошв на полнот, середньодобове навантаження, середнш простiй вагонiв та шше.
Пiсля отримання завдання вщ центру управлiння система починае «прямувати» до мети по певнiй траектори, яка залежить вiд багатьох факторiв. Проблема контролю за дiяльнiстю виконавчого шдроздшу залiзницi полягае у наступному: якщо центр з'ясуе, що досягнення мети шдроздшом неможливе, то потрiбно знайти цей момент як можливо ранiше для здiйснення управлiнського впливу, або змшити параметри показника таким чином, щоб вiн став досяжним. Цю змiну можливо виразити, наприклад, в зменшеннi кшьюсно! оцiнки заданого планового результату або у збшьшенш часу на досягнення при обов'язковому застосуванш мехашзму мотивацп пiдроздiлу. Задачею системи контролю буде ощнка поточного стану виконання показника, ризику його невиконання шдроздшом, а також близькост до критично! област^ з яко! досягнення певного рiвня показника буде неможливо. Крiм того, система контролю повинна накопичувати шформащю для можливих змiн завдання.
Шдвищення ефективностi технологи розподту рухомого складу. Розглянемо процес розподшу рухомого складу (ресурсу) на полнот з метою розробки моделi ефективного безперервного мехашзму контролю за виконавчими шдроздшами залiзниць. Оцiнку ефективност здiйснимо за критерiем своечасного досягнення заданого рiвня показника з урахуванням отриманого прибутку вiд перевезення на пол^ош. Для спрощення розглянемо варiант розподiлу на полiгонi одного типу рухомого складу, наприклад нашввагошв, який позначимо за R. Запропонований мехашзм контролю можливо використовувати для виконавчих шдроздшв по кожному виду ресурсу, тому принципового значення таке спрощення не мае.
Припустимо, що за штервал планування tпл виконавчому шдроздшу на полнот потрiбно отримати значення показника Rпл. Близькiсть фактичного значення показника до планового е критерiем яюсного виконання завдання центра управлшня. Оскiльки центру управлiння вiдомо про технолопчш спроможностi виконавчого пiдроздiлу, то юнуе мiнiмальна rlnin та максимальна гпах оцiнки швидкостi змiнення тенденци значень показника Rпл за певний час (рисунок 1). Фактично можливо
вважати г = — .
&
Для центра управлшня важливо знайти точки контролю за станом виконання завдання, як повинш бути моментами часу прийняття ршення про управлiнський вплив на дiяльнiсть пiдроздiлу або про перегляд
параметрiв завдання. Зокрема, в певний момент часу при t >
г — Г ■
max min
поточний рiвень ресурсу R може попасти в заштриховану область на рисунку 1. В цьому випадку досягнення запланованого показника Rпл в заданий час ^ стае неможливим. Цю область будемо називати забороненою i центр управлшня наближення до не! треба розглядати як загрозу невиконання задачь Контроль за виконавчим шдроздшом повинний бути оргашзований таким чином, щоб можна було вчасно втрутитися в його дiяльнiсть, якщо стан системи наближаеться до небезпечно! зони.
Рисунок 1 - Система контролю за виконанням завдання центра
Крiм того, оргашзащя системи контролю повинна задовольняти двом вимогам: з одного боку, точок контролю повинно бути досить багато з метою шдвищення надшност контролю; з шшого боку, проведення контролю спричиняе зашзнищ певнi витрати, тому кшьюсть точок контролю повинна бути обмежена.
Розглянемо наступну постановку задача нехай процес контролю за виконавчим шдроздшом е безперервна операцiя, тому в кожний момент часу центру потрiбно приймати ршення про необхiднiсть контролю. Завданням центру е встановлення ощнок (при заданш точностi) рiвня виконання запланованого показника, можливост його виконання i ступiнi ризику невиконання плану.
Нехай r е поточною оцiнкою можливост досягнення значення Япл за плановий перюд, rt е [rmin; rmax ]. По сут ri е величиною змiни планового показника R за певний штервал часу. Якщо вiдносна точнiсть вимiру ri складае 5(ri), S(ri) е[0;1], то можливо визначити вщповщно нижню та верхню границi штервальнш оцiнки змiни значення показника R в поточний момент часу:
r min = r — Дт r е [r . • r ] •
' i i i' i V min' max J 5
rmax = r + Дг r е [r • r ] (1)
i i i i min max
При цьому будемо вважати, що абсолютне значення точностi вимiру планового показника складае:
Дг =(r _ r )S(r) (2)
i V max min / V 'if- V^v
Для будь-якого i-го моменту часу можливо оцiнити iмовiрнiсть рi невиконання планового рiвня показника:
r __r ~ R — r
pi =_j-; ri = -—-L , (3)
r _ r t _ i
max min пл
де ri - оцiнка мшмально можливих змiн показника R, при яких за перюд tm буде досягнуто планове значення Rпл (див. рисунок 1).
Тодi iнтегральну ощнку виконання показника к ti-му моменту часу можливо зробити наступним чином:
t
R =\ ~ridt, t е [о; ^]; (4)
о
ЯГХ = 1 ГтахЛ = } (п + ( - Гт1п )) Л; (5)
0 0
К" =1^°" <* = 1 ( "(ах - Гт1п ) )) , (6)
00
73 птах т^тш
де «1 , «1 , « - оц1нки значення показника в1дпов1дно при
.тах _.тш
значеннях змши показника за певнии перюд часу г 1, г1 , г1
Без сумтву, центр найбшьш защкавлений визначити найпрший випадок, тобто «1т1п. Для даного випадку визначимо м1тмально можлив1
—т1п
змши г 1 показника Я, при яких за перюд до 1пл буде досягнуто планове значення Кпл:
0т1п «пл " « + (тах " Гшп )[ 8(Г У*
—т1п К — „
гт = -^ =-0--(7)
г — г. г — г. ' к )
пл г пл г
Для будь-якого 11-го моменту часу будемо задавати необхщну точшсть вим1ру планового показника в залежност вщ 1мов1рност1
невиконання 3(г1) = /(р.). Дшсно, чим бшьше ризик недосягнення планового р1вня показника використання рухомого складу в поточний момент часу, тим бшьш1 витрати несуть центр та виконавчий шдроздш на прийняття управлшського ршення. Це пов'язано з наближенням показника роботи виконавчого шдроздшу до небезпечно! зони, вхщ до яко! здшснюе досягнення планового значення неможливим. Тому в даному випадку центру треба знати стан виконання показника виконавчим шдроздшом з можливо бшьшою точшстю з метою своечасного втручання у ситуащю. В той же час, якщо значення показника ощнюеться як цшком безпечне, то для центру нема необхщност нести додатков1 управлшсью витрати.
Вигляд функци 3(г ) = / (рг) з може бути досить р1зномаштним, але повинш виконуватись наступш умови: /(рг )е [0;1], /(0)= 1; /(1(= 0. В найпростшому випадку для визначення 5(г^ з урахуванням (3) отримаемо:
г ■ _г
1 тах
) = 1 _ р =-. (8)
г _ г
тт тах
Якщо в певний момент часу tf виявиться, що 5(г^ = 1, то це означае, що подальший контроль за виконавчим шдроздшом не потрiбний, оскiльки значення показника Я досягне планового значення Ядл в термiн навггь
при г1 = гт1п. З шшого боку, при 5(г!) ~ 0 виконання завдання буде неможливим, оскiльки поточне значення показника Я буде знаходитись у заборонено! зот.
Висновки. Запропонована технологiя розподшу рухомого складу в умовах функцюнування механiзму безперервного контролю за виконавчими шдроздшами залiзниць при враховуе специфжу роботи залiзниць i е ефективно! з точки зору упорядкування витрат центру, як пов'язанi з управлшськими функцiями. Одночасно система дае можливють центру управлiння виконувати управлiнський вплив тшьки на тi виконавчi шдроздши, якi ставлять пiд загрозу невиконання плановi показники перевезень.
Як можливе розширення в задачу можна ввести функцш управлiння i розглядати два варiанти оптимiзацiйно! задачi: з кiнцевою кшьюстю точок контролю виконавчого пiдроздiлу i з безперервним контролем з метою мiнiмiзацi! витрат у плановий час. В цьому випадку треба буде визначати оптимально! траектори досягнення планового рiвня показника. К^м того, запропоноваш пiдходи можливо використовувати для впровадження системи контролю за шшими технолопчними показниками роботи залiзниць.
Список лтератури
1. Ивницкий В. А. Динамическая оптимизация прикрепления порожних нефтецистерн к станциям налива // Вестник ВНИИЖТ, 2003, № 2
2. Модульная система грузовых перевозок. // Железные дороги мира. 2004.
№12.
3. Бутько Т.В., Лаврухш О.В. Планування перевезень вантажу на основ1 рацюнально! оргашзацп вагонопотоюв на зал1знищ ¡з застосуванням теорп неч1тких множин // Схщно-Свропейський журнал передових технологи 2004.- Спецвипуск 7 [1]. - с. 16-19.
4. Ломотько Д.В., Кузнецов М.М. До питания оптим1заци розподшу рухомого складу тд навантаження на залiзиичиому пол1гош // IиформацiИио-керуючи системи на зал1зничному траиспортi.- № 4, 2005. - с. 96-101.
УДК 656.2.08
Мойсеенко В.И., к.т.н., профессор (УкрГАЖТ)
ОЦЕНКА ВОССТАНАВЛИВАЕМОСТИ ОПЕРАТОРОВ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
Постановка проблемы. Системы управления технологическими процессами в промышленности и на транспорте до настоящего времени в ближайшем обозримом будущем предполагают наличие человека-оператора в контуре управления. В транспортных системах, реализующих ответственные технологические функции, роль человека существенно возрастает. Это объясняется тем, что кроме обычных задач управления оператор обеспечивает безопасность при возникновении нештатных ситуаций. Надежностные свойства человека-оператора в настоящее время изучены недостаточно. В первую очередь это объясняется сложностью и неоднозначностью процессов, свойственных интеллектуальным организмам, что требует создания сложных моделей [1].
Анализ исследований и публикаций. Известны работы специалистов, рассматривающих надежность систем управления с оператором [2,3] . В общем виде вероятность безотказной работы такой системы в течении
времени (11, 11 +Д1;) определяется работой техники и способности человека безошибочно выполнять обязанности:
Р(11, Д 1) = Р(11, Д 1)ро(Д 1), (1)
где Р(11, Д 1) - вероятность безотказной работы техники в интервале времени (11, Д1) ;
