CC BY
37
Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нацюнального унiверситету залiзничного транспорту, 2018, № 5 (77)
УДК 656. 222. 3
В. Я. НЕГРЕЙ1*, К. М. ШКУРИН2*
'*Каф. «Транспортные узлы», Белорусский государственный университет транспорта, ул. Кирова, 34, Гомель, Республика Беларусь, 246022, тел. +37 (529) 625 75 87, эл. почта vjanegrey@gmail.com, ОЯСГО 0000-0002-1857-4980 2*УП «Минское отделение Белорусской железной дороги», ул. Свердлова, 28, Минск, Республика Беларусь, 220030, тел. +37 (529) 238 88 87, эл. почта nodntiv1@rambler.ru, ОЯСГО 0000-0003-2800-433Х
СИНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПОДХОД К РАСЧЕТУ ПЛАНА ФОРМИРОВАНИЯ ОДНОГРУППНЫХ ПОЕЗДОВ
Цель. В данной работе исследуется возможность использования критерия, позволяющего учитывать расходы, связанные с нахождением локомотивов и вагонов в движении, при разработке плана формирования одногруппных поездов. Методика. Проанализированы существующие методы разработки плана формирования поездов и основные направления его оптимизации на современном этапе. Разработаны формулы для расчета критерия экономии затрат при следовании вагонов и локомотивов в сквозных поездах. Результаты. На примере ряда железнодорожных участков Белорусской железной дороги было исследовано наличие зависимости между участковой скоростью поезда и его категорией. Полученные результаты позволили сделать вывод о том, что в общем случае участковая скорость сквозных поездов выше, чем у участковых поездов. При этом интенсивность движения и пропускная способность участка оказывают влияние на разницу между участковыми скоростями поездов различных категорий. На примере железнодорожного направления, на котором расположены четыре сортировочные станции, выполнена разработка плана формирования одногруппных поездов с использованием традиционных методов и с применением предлагаемого критерия. Показано, что использование предлагаемой методики разработки плана формирования поездов может обеспечить значительную экономию эксплуатационных затрат за счет ускорения пропуска вагонопо-токов по железнодорожным участкам. Научная новизна. В работе предложено использовать при разработке плана формирования поездов новый дополнительный параметр - критерий экономии затрат при следовании вагонов и локомотивов в сквозных поездах. Показано, что применение указанного критерия позволяет обосновать выделение в самостоятельные назначения отдельных струй вагонопотоков, которые при использовании традиционных методов расчета плана формирования были бы признаны экономически невыгодными. Авторы выполнили анализ влияния таких факторов, как состав поезда, длина участка и мощность струи вагонопотока на экономию затрат при использовании предлагаемого параметра. Практическая значимость. Полученные результаты могут быть использованы при разработке плана формирования поездов, что обеспечит экономию эксплуатационных затрат, связанных с нахождением вагонов и локомотивов в движении.
Ключевые слова: план формирования поездов; струя вагонопотока; участковая скорость; экономия затрат; участковые поезда; сквозные поезда
Введение
На протяжении всей истории развития железнодорожного транспорта одной из важнейших задач, стоящих перед железнодорожниками, было сокращение эксплуатационных расходов путем повышения эффективности использования транспортной инфраструктуры и подвижного состава [6, 10, 15].
Совершенствование плана формирования поездов (далее - ПФП) является направлением решения данной задачи, способным обеспечить достижение значительных результатов при минимальных капитальных вложениях [3, 4, 7].
Так, оптимизация ПФП способна обеспечить ускорение оборота вагонов и сокращение времени их нахождения на технических станциях, повысить производительность локомотивов и грузовых вагонов за счет правильного распределения сортировочной работы между станциями [11, 13].
Основные методы расчета оптимального ПФП, принципы которых применяются для решения данной задачи и в настоящее время, были разработаны еще в 40-е-60-е годы XX века [1, 12].
Так, в 1940-е годы проф. А. П. Петров предложил применение при разработке ПФП метода абсолютного расчета. Использование данного
Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нацюнального унiверситету залiзничного транспорту, 2018, № 5 (77)
метода предусматривает выполнение расчетов для всех потенциально реализуемых вариантов плана формирования и оценку затрат вагоно-часов на накопление и переработку вагонов для каждого из них. В то же время недостатком метода абсолютного расчета является необходимость выполнения большого объема вычислений при разработке плана формирования для направлений, на которых расположено более чем 5-6 сортировочных станций.
Альтернативный подход к разработке ПФП применяют в аналитических методах, предусматривающих постепенное нахождение плана формирования, близкого к оптимальному, путем выполнения расчетов в несколько итераций. Наибольшее распространение среди таких методов получил метод совмещенных аналитических сопоставлений, автором которого является проф. К. А. Бернгард, усовершенствовавший разработанный ранее метод аналитических сопоставлений проф. И. И. Васильева. Метод совмещенных аналитических сопоставлений основывается на построении графика назначений струй вагонопотоков и его последующей поэтапной корректировке путем выделения в оптимальный план формирования назначений, обеспечивающих максимальную экономию вагоно-часов, затрачиваемых на накопление и переработку вагонов.
Разработанный к. т. н. А. И. Поповым метод направленного перебора вариантов позволяет сократить объем вычислений при выборе оптимального варианта ПФП. При использовании данного метода множество вариантов плана формирования представляют в виде графа. На его осях помещают вершины, номера которых соответствуют номерам сквозных струй. Вершины на соседних осях графа соединяют дугами, указывающими на их принадлежность к одному варианту ПФП. Расчет производят последовательно, начиная с верхней ветви графа и слева направо; при этом затраты вагоно-часов при переходе от вершины к вершине по дуге графа увеличиваются с учетом затрат на накопление и уменьшаются с учетом экономии от проследования попутных станций без переработки. Если при переходе от одной вершины к другой происходит рост затрат приведенных вагоно-часов, дальнейшие расчеты по данной ветви прекращают, что позволяет исключить заведомо неконкурентные варианты ПФП. (1ся: 10.15802Мр2018/147718
Расчет сетевого плана формирования производят на ЭВМ по алгоритму метода улучшения плана, разработанного проф. С. В. Дуваляном. Суть этого метода заключается в постепенном улучшении ПФП путем перехода от одного множества назначений к другому за счет дополнения его другими назначениями. Этот процесс начинается с множества обязательных назначений и заканчивается тогда, когда в ПФП оказываются включенными все назначения, которые уменьшают суммарные приведенные затраты на накопление и переработку транзитных вагонов.
Анализ современных исследований в области совершенствования системы организации вагонопотоков показывает, что особое внимание на текущем этапе уделяют двум направлениям: развитие математических моделей функционирования транспортных систем [2, 9, 14, 17, 20, 21] и оптимизация процесса формирования (расформирования) составов на технических станциях [18, 19, 23].
Так, работы М. Болнна и С. Гестрелиус посвящены разработке математической модели оптимизации сортировочного процесса, позволяющей увеличить горизонт планирования работы технических станций за счет автоматизированной обработки данных о вагонопотоках, поступающих на близлежащие сортировочные станции [20]. Исследования Chongshuang Chen и других ученых Шанхайского университета транспорта направлены на решение проблемы алгоритмизации формирования групповых поездов [18].
Еще одним важным направлением исследований в области организации перевозочного процесса, осуществляемых учеными КНР, является сокращение эксплуатационных затрат, связанных с нахождением подвижного состава на сортировочных станциях (работы Jie Xiao о минимизации затрат, связанных с формированием многогруппных поездов [22]).
Таким образом, можно утверждать, что в традиционных методах разработки оптимального ПФП в качестве критерия оценки целесообразности установления назначений грузовых поездов используют критерий минимизации ва-гоно-часов, затрачиваемых на накопление и переработку вагонов [1, 5, 12]. В то же время применяемые методики не учитывают расходы, связанные с нахождением вагонов и локомоти-© В. Я. Негрей, К. М. Шкурин, 2018
Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нацюнального унiверситету залiзничного транспорту, 2018, № 5 (77)
вов в движении [8]. При этом в исследованиях, посвященных совершенствованию процесса разработки ПФП, основное внимание уделяют сокращению времени нахождения вагонов на технических станциях.
Анализ отечественного и зарубежного опыта подтверждает актуальность дальнейших исследований, направленных на совершенствование системы организации вагонопотоков и минимизацию эксплуатационных затрат на основе применения дополнительных критериев при выборе оптимального варианта плана формирования поездов.
Цель
Основными целями данной статьи являются разработка метода, позволяющего при расчете плана формирования одногруппных поездов учитывать расходы, связанные с нахождением локомотивов и вагонов в движении, а также исследование факторов, оказывающих влияние на экономию затрат при следовании вагонов и локомотивов в сквозных поездах.
Методика
Для оценки целесообразности использования при разработке ПФП критерия минимизации затрат, связанных с нахождением вагонов и локомотивов в движении, рассмотрим направление A-D, на котором расположены 4 сортировочные станции. В рассматриваемом примере расстояния между станциями равны и составляют 120 км; экономия при проследовании сортировочной станции без переработки Тж (или затраты на переработку Тпер) составляет 5,0 ваг.ч; затраты, связанные с накоплением состава поезда cm - 600 ваг.ч.
Рассмотрим случай, когда мощность всех струй вагонопотока равна и составляет 50 вагонов. Сведения о направлении A-D приведены на рис. 1.
Для определения оптимального ПФП используем метод абсолютного расчета, предусматривающий выполнение вычислений для всех практически осуществимых вариантов плана формирования. В рассматриваемом примере является возможным выделение трех сквозных струй (A-D, A-C, B-D) вагонопотока в самостоятельные назначения, что означает необходимость расчета затрат для восьми вари-
антов плана формирования. На рис. 2 приведен граф, на котором отмечены возможные варианты плана формирования поездов.
Рис. 1. Характеристика направления A-D Fig. 1. Characteristics of the direction A-D
1 M >-1»
2 3
0
1
Рис. 2. Граф вариантов ПФП для направления A-D
Fig. 2. Options graph of TFP (train formation plan) for the direction A-D
Рассмотрим каждый из показанных выше вариантов и сравним затраты, связанные с накоплением составов поездов cm и с переработкой вагонов на сортировочных станциях nTпер.
Так, при реализации варианта ПФП, предусматривающего следование всех вагонов в участковых поездах (вариант «0»), затраты на накопление составов поездов на участки A-B, B-C, C-D составят
£cm = 3 • 600 = 1800 ваг.ч,
затраты, связанные с переработкой вагонов на сортировочных станциях:
£nT^ = (50 + 50 + 50 + 50) • 5,0 = 1000 ваг.ч,
общие затраты:
Вобщ = 1800 +1000 = 2800 ваг.ч.
Результаты аналогичных расчетов для всех возможных вариантов плана формирования сведены в табл. 1.
Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нацюнального ушверситету зашзничного транспорту, 2018, N° 5 (77)
Таблица 1
Сравнение вариантов ПФП для направления A-D
Table 1
Option comparison of the TFP for the direction A-D
Таблица 2
Сравнение участковых скоростей различных категорий грузовых поездов
Table 2
Comparison of service speeds of various categories of freight trains
Вариант Ycm, ваг.ч ХиГпер, ваг.ч Вобщ, ваг.ч Vуч, км/ч
ПФП Направление Кричев-Слуцк Направление Минск-Орша
0 1 800 1 000 2 800 Категория
0-1 2 400 500 2 900 поездов (однопутное) (двухпутное)
Не-четн. Не-четн.
0-1-2 3 000 250 3 250 Четн. Четн.
0-1-2-3 3 600 0 3 600 Сквозные 49,3 47,1 53,2 54,7
0-1-3 3 000 250 3 250 Участковые 48,0 45,7 45,0 49,2
0-2 2 400 750 3 150 Вывозные 41,9 41,7 27,9 24,5
0-2-3 3 000 500 3 500 Сборные - - 26,5 36,3
0-3 2 400 750 3 150 ВСЕГО 45,6 45,2 51,1 51,0
Таким образом, согласно расчетам, выполненным с использованием традиционных методов, наименьшие затраты можно обеспечить при доставке всех вагонов на станции назначения участковыми поездами.
Результаты исследования, выполненного на Белорусской железной дороге в 2015-2017 гг., показали, что даже в пределах одного железнодорожного направления участковые скорости грузовых поездов могут значительно отличаться в зависимости от их категории [16].
В табл. 2 представлены сведения об участковой скорости грузовых поездов различных категорий на двух направлениях Белорусской железной дороги (однопутном и двухпутном).
Данные, представленные в табл. 2, показывают, что средняя скорость участковых поездов на рассмотренных направлениях значительно уступает средней скорости движения сквозных поездов. На однопутном направлении Кричев-Слуцк разница между участковыми скоростями поездов указанных категорий в зависимости от направления следования составляет 2-3 %, на двухпутном направлении Минск-Орша - 1118 %.
Графическое сравнение участковых скоростей поездов различных категорий показано на рис. 3.
Рис. 3. Сравнение участковых скоростей различных категорий грузовых поездов
Fig. 3. Comparison of service speeds of various categories of freight trains
Тот факт, что разница между скоростями сквозных и участковых поездов на направлении Минск-Орша существенно превышает аналогичный показатель на направлении Кричев-Слуцк, объясняется значительно большими размерами движения на двухпутном направлении. Так, ежесуточные размеры движения на участках направления Кричев-Слуцк составляют 17-20 пар поездов, направления Минск-Орша - 70-100 пар поездов.
Влияние размеров движения на разницу между скоростями сквозных и участковых по-
Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нацюнального унiверситету залiзничного транспорту, 2018, № 5 (77)
ездов подтверждается и при анализе участковых скоростей на отдельных участках одного направления. Например, на участке Осипови-чи-Слуцк, имеющем наибольшие размеры движения на направлении Кричев-Слуцк, разница между скоростями сквозных и участковых поездов достигает 8 %, тогда как на участке Осиповичи-Могилев она составляет менее 1 %.
Таким образом, проведенные исследования доказали наличие взаимосвязи между категорией поезда и его участковой скоростью. В связи с вышеизложенным, при разработке плана формирования целесообразным является применение дополнительного параметра - критерия экономии затрат при следовании вагонов и локомотивов в сквозных поездах. В этом случае оптимальный план формирования может отличаться от плана формирования, разработанного с использованием традиционных методов.
Используя данные о длине участков направления А-Б, рассчитаем среднее время проследования каждого из участков участковым поездом (уч и сквозным поездом (скв. Экономию времени при следовании вагонов и локомотивов в составе сквозных поездов Д(скв будем определять по формуле:
Аскв ^уч 'скв
L L
(1)
уч
Необходимо отметить, что эксплуатационные расходы, связанные с нахождением подвижного состава в движении, могут значительно превышать затраты на накопление вагонов [8]. Так, в соответствии с действующими на Белорусской железной дороге Методическими рекомендациями по расчету экономических параметров, позволяющих оценить эксплуатационные расходы по технологическим операциям услуг железнодорожного транспорта общего пользования, стоимость 1 часа движения локомотива в тепловозной тяге эквивалентна стоимости 375 вагоно-часов (далее - ваг.ч), в электровозной - 336 ваг.ч.
Для того, чтобы привести локомотиво-часы экономии к вагоно-часам, учитываем, что на рассматриваемом направлении применяют тепловозную тягу. Коэффициент приведения клок в этом случае составит 375.
Результаты расчета параметра R сведены в табл. 3.
Таблица 3
Определение параметра R для различных участков направления A-D
Table 3
Determination of the R parameter for différent sections of the direction A-D
Приходящуюся на один вагон экономию затрат при следовании вагонов и локомотивов в сквозных поездах Я в приведенных вагоно-часах (далее - пр. ваг.ч) можно вычислить при помощи формулы:
Я = Ы ■ к ■ — + Ы ■ +1), (2)
скв лок скв скв V -V?
т т
где кЛок - коэффициент приведения локомотиво-часов к вагоно-часам; т - средний состав следующего по участку поезда, вагонов.
Определим значение параметра Я при пропуске вагонов и локомотивов в сквозных поездах по различным участкам направления А-Б.
Для расчетов принимаем, что средняя скорость участковых поездов Ууч составляет 45,0 км/ч, а скорость сквозных поездов Ускв превышает её на 5,0 % и составляет 47,25 км/ч. Средний состав поезда, следующего по направлению А-Б, принимаем равным 60 вагонам.
Показатель Участок
A-C B-D A-D
Длина участка, км 240 240 360
/уч, ч 5,33 5,33 8,00
¿скв, ч 5,08 5,08 7,62
А/скв, ч 0,25 0,25 0,38
R, пр. ваг.ч 1,84 1,84 2,76
Для струи вагонопотока мощностью п экономия затрат при следовании вагонов и локомотивов в сквозных поездах Яп составит:
( ^ +1) • п. m
(3)
Анализ формулы (3) показывает, что значение параметра Яп возрастает при увеличении мощности струи вагонопотока, а также при увеличении длины участка, по которому следует поезд. В то же время значение параметра
Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нащонального ушверситету залiзничного транспорту, 2018, № 5 (77)
снижается при увеличении среднего состава обращающихся поездов, поскольку в этом случае для организации пропуска вагонопотока по участку потребуется меньшее число локомотивов.
Проиллюстрируем эти выводы на примере струи вагонопотока A-D.
Данные о влиянии изменения среднего состава поезда m на значение параметра Rn сведены в табл. 4, и по ним построен рис. 4.
Таблица 4
Определение влияния изменения среднего состава поезда m на значение параметра Rn
Table 4
Determination of the influence of changing
the average train composition m on the value of the parameter Rn
m, ваг. R, пр. ваг.ч Rn, пр. ваг.ч
40 3,95 198
48 3,36 168
56 2,93 147
64 2,61 131
72 2,37 118
80 2,17 108
Рис. 4. Влияние изменения среднего состава поезда m на значение параметра Rn
Fig. 4 The influence of changing the average train composition m on the value of the parameter Rn
Рис. 4 показывает, что значение параметра Rn обратно пропорционально среднему составу грузового поезда, следующего по рассматриваемому участку.
В табл. 5 приведены результаты расчета влияния изменения мощности струи вагонопотока n на величину параметра Rn, и по ним построен график, приведенный на рис. 5.
Таблица 5
Определение влияния изменения мощности струи вагонопотока n на значение параметра Rn
Table 5
Determination of the influence of changing the car-stream power n on the value of the parameter Rn
n, ваг. R, пр. ваг.ч Rn, пр. ваг.ч
50 138
70 193
90 2,76 249
110 304
130 359
150 414
Рис. 5. Влияние изменения мощности струи вагонопотока n на значение параметра Rn
Fig. 5. The influence of changing the car-stream power n for the value of the parameter Rn
Из рис. 5 следует, что при увеличении мощности струи вагонопотока экономия затрат при следовании вагонов и локомотивов в сквозных поездах возрастает линейно.
Результаты расчета влияния длины участка 1уч на величину параметра Rn приведены в табл. 6, и по ним построен рис. 6.
Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2018, № 5 (77)
Таблица 6
Определение влияния длины участка /уч на значение параметра Rn
Table 6
Determination of the influence of the section length /sec on the value of the parameter Rn
Таблица 7
1уч, км ДГскв, ч R, пр. ваг.ч Rn, пр. ваг.ч
60 0,06 0,46 23
120 0,13 0,92 46
180 0,19 1,38 69
240 0,25 1,84 92
300 0,32 2,30 115
360 0,38 2,76 138
Rn - (360 -
45 47,25
360 , ,375 .. „
) • (-+1) • 50-138 пр. ваг.ч.
60
Сравнение вариантов ПФП для направления A-D
Table 7
Comparison of the options of TFP for the direction A-D
Вариант При исп. традиционного метода расчета При исп. параметра Rn
Вобщ, ваг.ч Rn, пр. ваг.ч Вобщ, пр. ваг.ч
0 2 800 0 2 800
0-1 2 900 138 2 762
0-1-2 3 250 230 3 020
0-1-2-3 3 600 322 3 278
0-1-3 3 250 230 3 020
0-2 3 150 92 3 058
0-2-3 3 500 184 3 316
0-3 3 150 92 3 058
Рис. 6. Влияние длины участка 1уч на величину параметра Rn
Fig. 6. The influence of the section length 4ec on the value of the parameter Rn
Рис. 6 показывает, что при увеличении длины участка экономия затрат при следовании вагонов и локомотивов в сквозных поездах Rn возрастает.
Результаты
Используем параметр Rn при расчете оптимального плана формирования поездов для направления A-D.
Для варианта ПФП «0-1» параметр Rn будет равен
Результаты расчетов параметра Яп, а также общих затрат Вобщ для всех вариантов плана формирования сведены в табл. 7.
Данные, приведенные в табл. 7, показывают, что, в то время как при использовании традиционного метода расчета оптимальным должен быть признан вариант ПФП «0», при котором доставку всех вагонов на станции назначения осуществляют участковые поезда, применение предлагаемой методики позволяет доказать, что выделение в самостоятельное назначение струи вагонопотока № 1 позволит снизить эксплуатационные затраты.
Для оценки эффекта от использования при разработке ПФП критерия экономии затрат при следовании вагонов и локомотивов в сквозных поездах выполним аналогичные расчеты в случаях, если струи вагонопотока имеют большую мощность п, а также при большей разнице между скоростями участковых и сквозных поездов Ду. В табл. 8 и 9 приведена оценка эксплуатационных затрат при реализации оптимальных вариантов ПФП, рассчитанных с использованием традиционного и предлагаемого методов соответственно. В табл. 9 также показана экономия приведенных вагоно-часов ДВобщ, получаемая при использовании предлагаемого метода расчёта.
Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нащонального ушверситету залiзничного транспорту, 2018, N° 5 (77)
Таблица 8
Эксплуатационные затраты Вобщ при выборе оптимального ПФП с использованием традиционного метода
Table 8
Operating costs Bgen when choosing the optimal TFP using the traditional method
Av, % n, ваг. Оптимальный вариант Вобщ, пр. ваг.ч
50 0 2 800
5 75 0-1 2 943
100 0-1 3 124
50 0 2 800
10 75 0-1 2 755
100 0-1 2 873
50 0 2 800
15 75 0-1 2 583
100 0-1 2 643
Таблица 9
Эксплуатационные затраты Вобщ при выборе оптимального ПФП с использованием предлагаемого метода
Table 9
Operating costs Bgen when choosing the optimal TFP using the proposed method
Av, % n, ваг. Оптимальный вариант Вобщ, пр. ваг.ч АВобщ, пр. ваг.ч
50 0-1 2 762 38
5 75 0-1 2 943 0
100 0-1-2-3 2 956 168
50 0-1 2 636 164
10 75 0-1-2-3 2 677 78
100 0-1-2-3 2 370 503
50 0-1 2 522 278
15 75 0-1-2-3 2 276 307
100 0-1-2-3 1 835 808
Из табл. 8 и 9 видно, что при разнице между скоростями участковых и сквозных поездов в 5 % и мощности струй вагонопотока, равной
100 вагонам, при использовании предлагаемого метода подтверждается целесообразность выделения в самостоятельные назначения струй вагонопотока № 1, 2, 3 (A-D, A-C, B-D), тогда как при использовании традиционного метода обосновывается только целесообразность выделения струи вагонопотока № 1 (A-D). При этом расчет оптимального варианта ПФП с учетом параметра Rn обеспечивает экономию АВобщ = 168 пр. ваг.ч.
При увеличении мощности струй вагонопотока и разницы между скоростями участковых и сквозных поездов эффект от использования предлагаемого метода возрастает. Так, при мощности струй вагонопотока, равной 100 вагонам, и Av = 15 % он достигает 808 пр. ваг.ч.
Научная новизна и практическая значимость
В работе предложено использовать при разработке плана формирования поездов новый дополнительный параметр - критерий экономии затрат при следовании вагонов и локомотивов в сквозных поездах. Показано, что применение указанного критерия позволяет обосновать выделение в самостоятельные назначения отдельных струй вагонопотока, которые при использовании традиционных методов расчета плана формирования были бы признаны экономически невыгодными.
Авторы выполнили анализ влияния таких факторов, как состав поезда, длина участка и мощность струи вагонопотока на экономию затрат при использовании предлагаемого параметра.
Полученные результаты могут быть использованы при разработке плана формирования поездов, что обеспечит экономию эксплуатационных затрат, связанных с нахождением вагонов и локомотивов в движении.
Выводы
После разработки плана формирования поездов традиционным методом для участков, на которых имеются маломощные сквозные струи, не выделенные в самостоятельные назначения, следует осуществлять проверку целесообразности их выделения с использованием критерия экономии затрат при следовании вагонов и ло-
Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2018, № 5 (77)
комотивов в сквозных поездах. Использование указанного критерия может подтвердить целесообразность выделения в самостоятельные
назначения дополнительных струй вагонопото-ков, что, в свою очередь, обеспечит значительное сокращение эксплуатационных расходов.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Абрамов, А. А. Управление эксплуатационной работой : в 3 ч. / А. А. Абрамов. - Москва : Рос. гос. откр. техн. ун-т путей сообщения, 2001. - Ч. 1. - 144 с.
2. Бодюл, В. И. Концепция рационального управления вагонными парками операторов железнодорожного подвижного состава и информационная технология её реализации / В. И. Бодюл, А. Н. Феофилов // Вестн. науч.-исслед. ин-та ж.-д. трансп. - 2016. - Т. 75, № 1. - С. 46-52.
3. Сайбаталов, Р. Ф. Вагонный парк, инфраструктуру и управление движением - к общему знаменателю / Р. Ф. Сайбаталов, А. Ф. Бородин // Железнодорожный транспорт. - 2014. - № 11. - С. 26-34.
4. Дорошко, С. В. Адаптивная система организации вагонопотоков / С. В. Дорошко. - Вюн. Дшпропетр. нац. ун-ту залiзн. трансп. iм. акад. В. Лазаряна. - Дшпропетровськ, 2010. - Вип. 34. - С. 39-45.
5. Ковалев, В. И. Организация вагонопотоков на сети железных дорог России в условиях реформирования отрасли / В. И. Ковалев. - Санкт-Петербург : Выбор, 2002. - 144 с.
6. Левин, Д. Ю. Организация вагонопотоков в рыночных условиях / Д. Ю. Левин // Мир транспорта. -2017. - № 4 (71). - С. 178-192.
7. Негрей, В. Я. Развитие методов анализа перевозочного процесса / В. Я. Негрей, К. М. Шкурин // Вестник БелГУТа: Наука и транспорт. - 2016. - № 2 (33). - С. 23-25.
8. Некрашевич, В. И. Управление эксплуатацией локомотивов / В. И. Некрашевич, В. И. Апатцев. - Москва : Рос. гос. откр. техн. ун-т путей сообщения, 2004. - 257 с.
9. Осьминин, А. Т. Рациональная организация вагонопотоков на основе методов многокритериальной оптимизации : дис. ... д-ра техн. наук : 05.22.08 / Осьминин Александр Трофимович ; Самар. ин-т инженеров ж.-д. трансп. - Самара, 2000. - 260 с.
10. Правдин, Н. В. Прогнозирование грузовых потоков / Н. В. Правдин, М. Л. Дыканюк, В. Я. Негрей. -Москва : Транспорт, 1987. - 247 с.
11. Пулатов, П. Н. Координация технологии эксплуатационной работы железной дороги Республики Таджикистан и организации вагонопотоков в международном сообщении / П. Н. Пулатов // Вестн. науч.-исслед. ин-та ж.-д. трансп. - 2018. - Т. 77, № 4. - С. 211-217.
12. Управление эксплуатационной работой и качеством перевозок на железнодорожном транспорте : учебник для вузов / П. С. Грунтов, Ю. В. Дьяков, А. М. Макарочкин [и др.] ; под ред. П. С. Грунтова. - Москва : Транспорт, 1994. - 543 с.
13. Федоров, Е. А. Методологические основы реализации планов формирования поездов перевозчиков в графике движения поездов на полигоне инфраструктуры / Е. А. Федоров // Вестн. науч.-исслед. ин-та ж.-д. трансп. - 2018. - Т. 77, № 2. - С. 92-97.
14. Шапкин, И. Н. На основе имитационного моделирования / И. Н. Шапкин, А. Н. Вдовин // Железнодорожный транспорт. - 2013. - № 3. - С. 37-41.
15. Шапкин, И. Н. Нормирование и прогнозирование на железных дорогах (методы, алгоритмы, технологии, расчеты) / И. Н. Шапкин, Р. А. Юсипов, Е. М. Кожанов. - Москва : Ин-т соц.-полит. исслед. Рос. акад. наук, 2007. - 255 с.
16. Шкурин, К. М. Системный подход к оптимизации плана формирования поездов / К. М. Шкурин // Вестник БелГУТа: Наука и транспорт. - 2017. - № 1 (34). - С. 61-64.
17. Butko, T. Devising a method for the automated calculation of train formation plan by employing genetic algorithms / T. Butko, V. Prokhorov, D. Chekhunov // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2017. - № 1 (3). - С. 55-61.
18. Chen, Ch. Model and Algorithm of the Car-to-Block Assignment Plan on Railway Network / Chongshuang Chen, Hui Fang, Feng Xue // ICLEM 2012: Logistics for Sustained Economic Development - Technology and Management for Efficiency (Chengdu, China, Oct. 8-10, 2012). - Chengdu, 2012. - P. 54-60. doi: 10.1061/9780784412602.0009
19. Multistage methods for freight train classification / Riko Jacob, Peter Marton, Jens Maue, Marc Nunkesser // Networks. - 2011. - Vol. 57. - Iss. 1. - P. 87-105. doi: 10.1002/net.20385
Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нащонального ушверситету залiзничного транспорту, 2018, № 5 (77)
20. Optimization Methods for Multistage Freight Train Formation / Markus Bohlin, Sara Gestrelius, Florian Dahms, Matús Mihalák, Holger Flier // Transportation science. - 2016. - Vol. 50. - Iss. 3. - P. 823-840. doi: 10.1287/trsc.2014.0580
21. RailNet: A simulation model for operational planning of rail freight / G. Michal, N. Huynh, N. Shukla, A. Munoz, J. Barthelemy // Transportation Research Procedia. - 2017. - Vol. 25. - P. 461-473. doi: 10.1016/j.trpro.2017.05.426
22. Xiao, J. Comprehensive optimization of the one-block and two-block train formation plan / Jie Xiao, Boliang Lin // Journal of Rail Transportation Planning & Management. - 2016. - Vol. 6. - Iss. 3. - P. 218-236. doi: 10.1016/j.jrtpm.2016.09.002
23. Yaghini, M. A hybrid solution method for fuzzy train formation planning / Masoud Yaghini, Mohsen Momeni, Mohammadreza Sarmadi // Applied Soft Computing. - 2015. - Vol. 31. - P. 257-265. doi: 10.1016/j.asoc.2015.02.039
В. Я. НЕГРЕЙ1*, К. М. ШКУР1Н2*
'*Каф. «Транспортт вузли», Бшоруський державний ушверситет транспорту, вул. KipoBa, 34, Гомель, Республжа Бшо-русь, 246022, тел. +37 (529) 625 75 87, ел. пошта vjanegrey@gmail.com, ORCID 0000-0002-1857-4980 2*УП «Мшське вiддiлення Бiлopуськoï зaлiзницi», вул. Свердлова, 28, Мшськ, Республжа Бiлopусь, 220030, тел. +37 (529) 238 88 87, ел. пошта nodntiv1@rambler.ru, ORCID 0000-0003-2800-433X
СИНЕРГЕТИЧНИЙ ПВДХВД ДО РОЗРАХУНКУ ПЛАНУ ФОРМУВАН-НЯ ОДНОГРУПОВИХ ПОÏЗДIВ
Мета. У данш poбoтi дoслiджуeться мoжливiсть використання критерш, що дозволяе враховувати ви-трати, пoв'язaнi з перебуванням лoкoмoтивiв i вагошв у pусi, пiд час розробки плану формування одногру-пових пoïздiв. Методика. Пpoaнaлiзoвaнi нaявнi методи розробки плану формування пoïздiв й основш на-прямки його ошгашзацп на сучасному етaпi. Рoзpoбленi формули для розрахунку кpитеpiю економп витрат пiд час прямування вaгoнiв i лoкoмoтивiв у нaскpiзних пoïздaх. Результати. На приклащ ряду зaлiзничних дшянок Бiлopуськoï зaлiзницi була дoслiдженa наявшсть зaлежнoстi мiж дiльничнoю швидкiстю по1'зда i його кaтегopiею. Отримаш результати дозволили зробити висновок про те, що в загальному випадку дiльничнa швидкiсть нaскpiзних пoïздiв вища, нiж у дiльничних пoïздiв. При цьому iнтенсивнiсть руху i пропускна здaтнiсть дiлянки впливають на piзницю мiж дiльничними швидкостями пoïздiв piзних кaтегopiй.. На прик-лaдi зaлiзничнoгo напрямку, на якому poзтaшoвaнi чотири сopтувaльнi станцп, виконано розробку плану формування одногрупових пoïздiв iз використанням тpaдицiйних метoдiв та застосуванням запропонованого кpитеpiю. Вiдзнaченo, що використання запропоновано1' методики розробки плану формування по1здв може забезпечити значну економш експлуaтaцiйних витрат за рахунок прискорення пропуску вaгoнoпoтoкiв по зaлiзничних донках. Наукова новизна. У poбoтi запропоновано використовувати пiд час розробки плану формування пoïздiв новий додатковий параметр - критерш економп витрат у випадку прямування вагошв i лoкoмoтивiв у нас^зних по1'здах. Указано, що застосування зазначеного кpитеpiю дозволяе обгрунтувати видiлення в сaмoстiйнi призначення окремих струмешв вaгoнoпoтoкiв, якi в paзi використання тpaдицiйних метoдiв розрахунку плану формування були б визнаш екoнoмiчнo невигiдними. Автори виконали aнaлiз впливу таких чинникiв, як склад по1'зда, довжина дiлянки i пoтужнiсть струменя вагонопотоку на екoнoмiю витрат у випадку використання пропонованого параметра. Практична значимкть. Отpимaнi результати можуть бути використаш пiд час розробки плану формування по1здв, що забезпечить економш експлуата-цiйних витрат, пов'язаних iз перебуванням вaгoнiв i лoкoмoтивiв у руст
Ключовi слова: план формування по1здв; струмшь вaгoнoпoтoкiв; дiльничнa швидюсть; екoнoмiя витрат; дiльничнi по1'зди; нас^зш по1'зди
Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нацюнального ушверситету залiзничного транспорту, 2018, № 5 (77)
V. Y. NEGREY1*, K. M. SHKURYN2*
1 Dep. «Transport Nodes», Belarusian State University of Transport, Kirov St., 34, Gomel, Republic of Belarus, 246022, tel. +37 (529) 625 75 87, e-mail vjanegrey@gmail.com, ORCID 0000-0002-1857-4980
2*Minsk Division of the Belarusian Railway, Sverdlov St., 28, Minsk, Republic of Belarus, 220030, tel. +37 (529) 238 88 87, e-mail nodntiv1@rambler.ru, ORCID 0000-0003-2800-433X
SYNERGETIC APPROACH TO THE CALCULATION OF ONE-GROUP TRAIN FORMATION PLAN
Purpose. The research aims at the analysis of the possibility of using in the development of one-group train formation plan the criterion, which allows to consider the costs associated with the movement of cars and locomotives. Methodology. The existing methods for development of train formation plan and current directions of its optimization are analyzed. The formulas for calculating the cost-saving criterion for running cars and locomotives in through-trains have been developed. Findings. The dependence between the service speed and the category of train was analyzed on the examples of railway sections of the Belarusian Railways. The obtained results allowed to conclude that, in general, the service speed of through-trains is higher than that of local trains. At the same time, the traffic intensity and section capacity affect the difference between the service speeds of trains belonging to the different categories. The one-group train formation plan was developed using the traditional methods and the proposed criterion on the example of the railway direction, where four marshalling yards are located. The use of the proposed methodology for the development of train formation plan can provide significant savings in operating costs due to the acceleration of the passing of the car through the railway sections. Originality. The use of the additional parameter in the development of train formation plan - «the criterion of cost saving when running of rolling stock in through-trains» - is proposed. It is shown that the application of this criterion makes it possible to substantiate the creation of separate assignments of some car-streams, while these car-streams would be considered as unprofitable, when using traditional methods of the calculation of train formation plan. The authors analyzed the influence of such factors as the train composition, the length of the railway section and the car traffic volume on the cost savings by using the proposed criterion. Practical value. The obtained results can be used in the development of the train formation plan, which will save the operating costs connected with the movement of cars and locomotives.
Key words: train formation plan; cat stream; service speed; cost saving; local trains; through-trains
REFERENCES
1. Abramov, A. A. (2001). Upravlenie ekspluatatsionnoy rabotoy (Vol. 1-3). Moscow: Rossiyskiy gosudarstven-nyy otkrytyy tekhnicheskiy universitet putey soobshcheniya. (in Russian)
2. Bodyul, V. I., & Feofilov, A. N. (2016). Concept of rational management of car fleet of rolling stock operators and information technology for its implementation. Vestnik nauchno-issledovatelskogo instituta zheleznodorozhnogo transporta, 75(1), 46-52. (in Russian)
3. Saybatalov, R. F., & Borodin, A. F. (2014). Vagonnyy park, infrastrukturu i upravlenie dvizheniem - k ob-shchemu znamenatelyu. Zheleznodorozhnyy transport, 11, 26-34. (in Russian)
4. Doroshko, S. V. (2010). Adaptivnaya sistema organizatsii vagonopotokov. Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, 34, 39-45. (in Russian)
5. Kovalev, V. I. (2002). Organizatsiya vagonopotokov na seti zheleznykh dorog Rossii v usloviyakh reformiro-vaniya otrasli. St. Petersburg: Vybor. (in Russian)
6. Levin, D. Y. (2017). Organization of Car Flows in Market Conditions. World Transport, 4(71), 178-192. (in Russian)
7. Negrey, V. Y., & Shkuryn, K. M. (2016). Razvitie metodov analiza perevozochnogo protsessa. Vestnik BelGUTa: Nauka i transport, 2(33), 23-25. (in Russian)
8. Nekrashevich, V. I., & Apattsev, V. I. (2004). Upravlenie ekspluatatsiey lokomotivov. Moscow: Rossiyskiy gosudarstvennyy otkrytyy tekhnicheskiy universitet putey soobshcheniya. (in Russian)
9. Osminin, A. T. (2000). Ratsionalnaya organizatsiya vagonopotokov na osnove metodov mnogokriterialnoy op-timizatsii. (Dissertatsiya doktora tekhnicheskikh nauk). Samara State Transport University, Samara. (in Russian)
10. Pravdin, N. V., Dykanyuk, N. L., & Negrey, V. Y. (1987). Prognozirovanie gruzovykh potokov. Moscow: Transport. (in Russian)
Наука та прогрес транспорту. Вюник Дншропетровського нащонального ушверситету залiзничного транспорту, 2018, № 5 (77)
11. Pulatov, P. N. (2018). Koordinatsiya tekhnologii ekspluatatsionnoy raboty zheleznoy dorogi Respubliki Ta-dzhikistan i organizatsii vagonopotokov v mezhdunarodnom soobshchenii. Vestnik nauchno-issledovatelskogo instituta zheleznodorozhnogo transporta, 4 (77), 211-217. (in Russian)
12. Gruntov, P. S., Dyakov, Y. V., Makarochkin, A. M., & Gruntov, P. S. (Ed). (1994). Upravlenie ekspluatatsionnoy rabotoy i kachestvom perevozok na zheleznodorozhnom transporte: Uchebnik dlya vuzov. Moscow: Transport. (in Russian)
13. Fedorov, Y. A. (2018). Metodologicheskie osnovy realizatsii planov formirovaniya poezdov perevozchikov v grafike dvizheniya poezdov na poligone infrastruktury. Vestnik nauchno-issledovatelskogo instituta zheleznodorozhnogo transporta, 2 (77), 92-97. (in Russian)
14. Shapkin, I. N., & Vdovin, A. N. (2013). Na osnove imitatsionnogo modelirovaniya. Zheleznodorozhnyiy transport, 3, 37-41. (in Russian)
15. Shapkin, I. N., Yusipov, R. A., & Kozhanov, Y. M. (2007). Normirovanie i prognozirovanie na zheleznykh dorogakh (metody, algoritmy, tekhnologii, raschety). Moscow: Institute of Social and Political Studies of the Russian Academy of Sciences (ISPR RAS). (in Russian)
16. Shkuryn, K. M. (2017). Sistemnyy podkhod k optimizatsii plana formirovaniya poezdov. Vestnik BelGUTa: Nauka i transport, 1(34), 61-64. (in Russian)
17. Butko, T., Prokhorov, V., & Chekhunov, D. (2017). Devising a method for the automated calculation of train formation plan by employing genetic algorithms. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(3(85), 55-61. doi: 10.15587/1729-4061.2017.93276 (in English)
18. Chen, C., Fang, H., & Xue, F. (2012). Model and Algorithm of the Car-to-Block Assignment Plan on Railway Network. ICLEM2012. doi: 10.1061/9780784412602.0009 (in English)
19. Jacob, R., Marton, P., Maue, J., & Nunkesser, M. (2010). Multistage methods for freight train classification. Networks, 57(1), 87-105. doi: 10.1002/net.20385 (in English)
20. Bohlin, M., Gestrelius, S., Dahms, F., Mihalak, M., & Flier, H. (2016). Optimization Methods for Multistage Freight Train Formation. Transportation Science, 50(3), 823-840. doi: 10.1287/trsc.2014.0580 (in English)
21. Michal, G., Huynh, N., Shukla, N., Munoz, A., & Barthelemy, J. (2017). RailNet: A simulation model for operational planning of rail freight. Transportation Research Procedia, 25, 461-473. doi: 10.1016/j.trpro.2017.05.426 (in English)
22. Xiao, J., & Lin, B. (2016). Comprehensive optimization of the one-block and two-block train formation plan. Journal of Rail Transport Planning & Management, 6(3), 218-236. doi: 10.1016/j.jrtpm.2016.09.002 (in English)
23. Yaghini, M., Momeni, M., & Sarmadi, M. (2015). A hybrid solution method for fuzzy train formation planning. Applied Soft Computing, 31, 257-265. doi: 10.1016/j.asoc.2015.02.039 (in English)
Поступила в редколлегию: 12.06.2018 Принята к печати: 02.10.2018
