Удосконалення управління процесом просування поїздопотоків на основі стабілізації обігу вантажного вагону Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

УДК 656.025:510.223

Бутько Т.В., проф. (УкрДАЗТ) Лаврухт О.В., доц.( УкрДАЗТ) Доценко Ю.В., ст. викл.(Дон1ЗТ)

УДОСКОНАЛЕННЯ УПРАВЛ1ННЯ ПРОЦЕСОМ ПРОСУВАННЯ ПО1ЗДОПОТОК1В НА ОСНОВ1 СТАБ1Л1ЗАЦ11 ОБ1ГУ ВАНТАЖНОГО ВАГОНУ

Актуальтсть теми. Зараз гостро постае питання зменшення значного числа перевiзних засобiв при збереженнi обсягiв роботи. Для рацюн^заци використання вагонного парку, покращення якiсних та кiлькiсних показниюв роботи станцiй необхiдно намагатися зменшувати, всiма можливими способами, час об^у вантажного вагону шляхом дотримання встановлених технолопчними нормативами значень.

В ринкових умовах необхщно придiляти бiльше уваги щодо якiсного обслуговування кожного вантажовщправника та вантажоодержувача. Для пiдтримки конкурентоспроможност залiзниць, заохочування нових клiентiв необхщно впроваджувати новi технологи щодо покращення використання техшчних засобiв транспорту шляхом впровадження шформацшно-керуючих систем.

На яюсть роботи пiдроздiлiв залiзничного транспорту значно впливае виконання одного з основних яюсних показниюв - обiгу вантажного вагону. Одшею з основних задач експлуатаци е приведення значення об^у вагону до нормативних значень встановлених техшчними нормативами. Вирiшення дано! задачi повинно базуватися на широкомасштабному застосуванш передових технологiй в галузi обчислювально! технiки завдяки яким може бути досягнуто найбшьш швидке реагування на змшу показникiв в динамiцi.

Таким чином одним з варiантiв виршення поставлено! задачi е прогнозування значення об^у вагону на плановий перюд з метою виявлення можливих його вщхилень протягом визначеного iнтервалу часу. На основi даного прогнозу необхщно розробляти оперативнi заходи, якi будуть спрямоваш на зменшення або лшвщацда вiдхилень нормативних значень обiгу вагошв вiд реального. Це може бути досягнуто шляхом диференцшвання в пропуску по!здiв рiзних категорiй в залежност вiд

структури вагонопотоку. Виршення зазначено1 задачi може бути реаизовано при впровадженнi автоматизованих систем шдтримки прийняття рiшень з елементами штучного штелекту.

Рiшення зазначено! задачi мае дуже важливе народногосподарче значення, оскшьки дозволяе бiльш аргументовано виршувати питання пропуску поlздiв по дшьницях в умовах зменшення експлуатацшних витрат та покращення показникiв роботи. Зпдно з цим необхiдно формашзувати процеси прогнозування обiгу вантажного вагону по категорiям i пiдроздiлам зашзнищ, а також побудувати модель автоматизовано! системи пiдтримки прийняття рiшення оперативним персоналом щодо варiантiв пропуску поlздiв по дiльницях.

Аналiз статистики i визначення основних критерйв модель Як показуе практика роботи зашзнично! мережi Украши залiзницi мають певнi резерви часу об^у вагона. Якщо прийняти повний час об^у за 100%, то 4045% цього часу вагон знаходиться на техшчних станщях , 30-35% - на станщях де виконуються вантажнi операцп i тiльки 20-25 часу за об^ вагон знаходиться на дiльницях, причому в чистому рус (за винятком стоянок поlздiв на промiжних станщях) - бшя 15-20%. Звiдси виходить, що основнi резерви для прискорення об^у вагона заключаються в покращенш роботи залiзничних станцiй та дшьниць [1].

Скорочення часу обiгу вагона може бути одержано за рахунок зменшення повного рейсу вагона, тдвищення техтчно! швидкост^ зниження кiлькостi тривалост зупинок на промiжних станцiях, часу простою тд технiчними та вантажними операщями, пiдвищення вiдстанi пробiгу поlздiв без технiчного огляду [1].

В даному випадку задача скорочення часу об^у вантажного вагона повинна виршуватися в декшька етапiв: на першому виконуеться оперативний аналiз певно1 категори обiгу вантажного вагона з виявленням (прогнозуванням) вiдхилень вiд нормативного об^у у бiк збiльшення або зменшення; на другому етат необхiдно виконувати оперативне корегування вагоно- i по1здопотоюв для лжвщаци збiльшення часу на об^.

У якостi критерив ращонального управлiння по1зною роботою у межах дирекцп по залiзничним перевезенням (ДН) пропонуеться наступна сукупшсть критерив якост управлiння фiзичною основою яких е дотримання нормативного об^у для вЫх категорiй вантажних вагонiв за перюд оперативного планування, тобто за добу: - для мюцевих вагонiв

24

См = Ц о: - о м <$) ^ о, (1)

о

де ОМ - нормативне значення об^у мюцевого вагону (згiдно технiчних нормативiв);

(1) - розрахункове (прогнозне) поточне значення об^у мiсцевого

вагону.

- для порожнього вагону

24

= Ц он - о«) ^ о, (2)

де ОН - нормативне значення об^у порожнього вагону (зпдно технiчних нормативiв);

(1) - розрахункове (прогнозне) поточне значення об^у порожнього

вагону.

- для транзитного вагону

24

= ЦОнтр - Отр(1)^ 0, (3)

о

де ОТР - нормативне значення об^у транзитного вагону (згiдно

технiчних нормативiв);

Отр (1) - розрахункове (прогнозне) поточне значення об^у

транзитного вагону.

- для навантаженого вагону

24

С*ав = | - Опав (1)^ 0, (4)

0

де Опав - нормативне значення об^у навантаженого вагону (зпдно техшчних нормативiв);

Отр (1) - розрахункове (прогнозне) поточне значення об^у

навантаженого вагону.

Для ощнки якостi управлiння по1здопотоками на полшонах ДН в цiлому сформовано суперкритерш в адитивнiй формi:

С = £ С.. (5)

г=1

Пiсля того як було сформовано суперкритерш для ощнки якост управлшня по1здопотоками на полiгонах ДН, постае задача визначення елеменлв 0 (г), 0 (г), 0тр (г), ^ (г).

Розглянемо можливють вирiшення задачi розробки моделей, яю дозволяють визначити та спрогнозувати обш вантажних вагонiв з урахуванням юнуючого оперативного та змшно-добового плану рiвня залiзницi (визначення елеменпв 0 (г), 0 (г), 0тР (г), 0нае (г)) з

використанням математичного апарату нейронних мереж.

Побудова моделi анаизу виконання обiгу вантажних вагошв дирекци базуеться на аналiзi статистичних i динамiчних даних по виконанню якiсних показникiв роботи i 1хтх елементiв.

Формування моделi системи тдтримки прийняття ршення. У робот [2] розглядаеться питання установлення впливу змши кожного фактора на величину змши об^у вантажного вагона для подальшого оперативного корегування цих факторiв з метою досягнення максимально низького значення обшу. Фактично дуже складно вщстежувати обш кожного окремого вагону i ще складнiше приводити його до нормативного. Тому дощльно вiдстежувати групи вагошв певних категорш (транзитних, мюцевих, порожнiх...), якi знаходяться в кожному поlздiв з метою визначення категори по1зду. З цiею метою необхщно роздiлити всi по1зди на деюлька категорiй з метою виявлення, яю по1зди бiльш доцiльно ставити шд схрещення на залiзничнiй станци, а яю необхiдно пропускати безупинно.

Таким чином сформовано критери прiоритетностi, яю враховують можливi по1зт ситуаци на полшош ДН, та дозволяють подшити всi вантажнi по1зди за наступними категорiями:

1 категорiя - низька стушнь схрещення: по1зди з таким ступенем можливо ставити шд схрещення з шшими по1здами бiльших категорш у кожному випадку коли виникае така необхщшсть;

2 категорiя - середня стушнь схрещення: таю по1зди можливо ставити шд схрещення тшьки з по1здами бiльш високо1 3 категори;

3 категорiя - висока стушнь схрещення - таю по1зди в жодному випадку не можна ставити шд схрещення. Таю по1зди в своему складi

мютять певну кiлькiсть вагонiв (транзитних, мюцевих, порожнiх...) час обiгу яких значно перевищуе нормативний (виявляеться попереднiм прогнозом [2]).

Таким чином поставлена задача вщноситься до слабко структурованих, формашзащя яко! передбачае використання апарату нечгтко! логiки.

Визначимо задачу у виглядi набору нечiтких правил:

П1: якщо х е А1 та у е В1 тодi ъ е С1 , П2: якщо х е А2 та у е В2 тодi ъ е С2 , П3: якщо х е А3 та у е В3 тодi ъ е С3,

де х, у - iмена вхщних змiнних (вiдповiдно кiлькiсть вагонiв певно! групи та значення перевищення нормативного об^у вагона у добах);

ъ - iм'я вихщно! змшно! (визначена категорiя по!зду);

А1, А2, А3, В1, В2, В3, С1, С2, С3 - заданi функци приналежност^ якi визначенi вiдповiдно на х, у, ъ.

Таким чином передбачаеться, що вхщш змшш прийняли деяк конкретнi (чiткi) значення - хо, уо.

В загальному виглядi лопчний вивiд виконуеться згiдно наступно! етапност [4]: на першому етапi для визначених даних виходячи з функцш приналежност А1, А2, А3, В1, В2, В3 знаходяться ступенi ютинност а(х1, у<1), а(х02, у02), а(х3, у0) для передумов кожного з трьох наведених правил.

На другому еташ вщбуваеться „вщсшання" функци приналежностi С1, С2, С3 на рiвнях а(х\, у0), а(х0, у0), а(х0, у0).

На еташ 3 розглядаються вiдсiченi на другому еташ функци приналежностi i виконуеться !х об'еднання за наступним правилом:

(2) = V (а( х0, у 0 X а( х02, у 0X а( х0, у 0)), (6)

де ¡л5 (2) - функщя принaлежностi, яка описуе комбшовану нечiтку множину i вщповщае логiчному виводу для вихщно! змшно! ъ.

На кiнцевому четвертому еташ знаходиться ч^ке значення вихщно! змшно!. В даному випадку використовуеться центрощний метод [3] на основi якого чгтке значення вихщно! змшно! визначаеться як центр тяжшня для криво! ¡и8 (2):

Jz^S (z)dz

Zo . (7)

JjUs (z)dz '

Для вирiшення поставлено: задач^ оперативного визначення KaTeropiï TOi^iB, при виконаннi процедури логiчного виводу застосовуеться алгоритм Mamdani нечiткий вивщ в якому здшснюеться на основi знаходження рiвнiв вiдсiчення для передумов кожного з правил:

а(х0, у0) = 4Ю Л 51(у0), (8)

а( хо2, у0) = А2( хо2) Л В2(у2), (9)

а(х0, у0) = Аз(х0) Л Вз(у0), (10)

дaлi знаходяться усiченi функцп приналежностi:

C1(z) = ((а(х1, у1)) Л Ci(z)), (11)

C2(z) = ((а(х2, у2)) Л C2(z)), (12)

C3(z) = ((а( х0, у0)) Л Сз( z )). (13)

В результат композицп одержано кшцеву нечiтку множину для змiнноï виходу з функщею принaлежностi:

Hs ( z) = С ( z) = C(z) V С2 V (Z) V C3(Z) = ((a( х0, у1)) Л Q(z )) V V ((a( X02, у0)) Л С2( z)) V ((а(х0, у0)) Л C3(z )) .

Приведення до чiткостi виконуеться на основi (7).

Пiсля побудови математично! моделi визначення кaтегорiï поïздiв у оперативному режимi доцiльно змоделювати процес при допомозi прикладного програмного пакету MATLAB редактор FIS Edition.

Моделювання та отримання результатiв. На рисунку 1 вщображено побудову функцп приналежност, яка вiдповiдaе за кiлькiсть вагошв у склaдi поïздa певноï категори.

На рисунку 2 вiдобрaжено побудову функцп приналежност, яка вiдповiдaе за добове вщхилення обiгу певнох' категори вантажних вагошв вщ нормативного значення.

ОPГАНIЗАЦIЯ ТА УПPАBЛIННЯ ПPОЦЕСОМ nEPEBE3EHb

Рисунок 1 - Побудова функци приналежност цА ( х) „кшьюсть вагошв"

Рисунок 2 - Побудова функци приналежност цВ (у) „добове вдаилення"

Побудоваш функцп називають також функцiями вводу, як слугують для визначення вхщного вектору, а в результатi проектування на вихщну функцiю приналежностi (рисунок 3) одержуеться вихiдне значення.

Н

File Edit View

Membership Function Editor: kat 1

00®

FIS Variables

XX

inputl

XX

outputl

inputs

Membership function plots plot points: 131

С1 С2 сз

-

1_1

1.5 2 2.5

output variable "outputl "

Current Variable

Warne

Type

Range

Display Range

outputl output

[0 4]

[0 4]

C1

Current Membership Function (click on MF to select) Name Type Params

trapmf

[0011.5]

Help

Ml

Selected variable "outputl"

Рисунок 3 - Побудова вихщно! функцп приналежностi /и8 (г) „категорiя

по1'зду"

Висновки. В результатi моделювання було розроблено математичну модель системи шдтримки прийняття рiшень, яка надасть можливост, при промисловому впровадженнi, оперативному апарату дирекцш по залiзничним перевезенням (по!зт диспетчери) виконувати основнi показники техшчного нормування (обiг вантажного вагону) на основi обгрунтованих рiшень щодо пропуску по!здопотоюв. Також запропонована модель динамiчного аналiзу значення обiгу вантажного вагону надае можливостi щодо прогнозування вщхилень вiд його нормативних значень, завдяки чому оперативний персонал дирекцш може прийняти завчасних заходiв для лжвщацп вузьких мюць при виконанш по1зно1 роботи. Запропонована модель динамiчного аналiзу значення обiгу вантажного вагону надае можливост скоротити вiдхилення нормативного обшу вантажного вагону в межах 20%.

Список використаних джерел

1. Макаренко М.В. Краткий справочник показателей эксплуатационной работы железных дорог Украины. - К.: «Юникон-Пресс», 2001. - 154 с.

2. Лаврухш О.В., Доценко Ю.В. Розробка математично! модел1 динам1чного анал1зу елеменпв об1гу вантажного вагону // Зб.наук.праць / Дон1ЗТ УкрДАЗТ, 2008. -Вип.14. - с.18 - 26.

3. http://matlab.exponenta.ru/index.php

УДК 656.212

Огар О.М., к.т.н., доцент (УкрДАЗТ) Похилко С.П., к.т.н., доцент (Дон1ЗТ) Раев €.В., начальник вiддiлу тдЪних колт (Донецька залiзниця)

ЗАСТОСУВАННЯ АВТОМАТИЗОВАНИХ ПРОГРАМ ДЛЯ РОЗМ1ЩЕННЯ I РОЗРАХУНКУ КР1ПЛЕННЯ ВАНТАЖ1В НА

РУХОМОМУ СКЛАД1

Вступ. В сучасних умовах стають все бшьш актуальними питання використання найновших розробок САПР у проектуванш i виробництвi, у тому чи^ i на зaлiзничному транспорт. Причиною тому е необхiднiсть отримання бiльш якiсних моделей споруд, прилaдiв та зaсобiв транспорту шляхом оптимiзaцil конструктивних пaрaметрiв окремих !х модулiв. Точнiсть побудови, швидкiсть та вартють розробки моделей е важливими факторами при виршенш проектних задач зaлiзничного транспорту. Новим напрямком застосування автоматизованих програм е напрямок розрахунку кршлення вaнтaжiв складних форм, значних розмiрiв та велико! ваги.

Постановка проблеми. В юнуючих методах розрахунку кршлення великотоннажних вaнтaжiв не стандартних за конфшуращею виникае проблема точностi розрахунку загального центру мас та взаемного розташування вaнтaжiв у вaгонi. В сучасних умовах ршення дано! зaдaчi може виконуватися тiльки за допомогою автоматизованих прикладних програм.