Выбор оптимальной организации ремонта локомотивов на полигоне железной дороги Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Техника и технологии

99

УДК 629.421.3.083:004.9 М. М.Кудаяров

Уральский государственный университет путей сообщения

ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ РЕМОНТА ЛОКОМОТИВОВ НА ПОЛИГОНЕ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ

Предложена модель организации процесса эксплуатации и ремонта локомотивов, позволяющая создать программный продукт, с помощью которого можно рассчитать оптимальное распределение объемов ремонтов локомотивов между ремонтными предприятиями и получить графическое решение удельных затрат на ремонт.

Данная модель рассмотрена в традиционной постановке, т. е. с учетом технологической последовательности работ, норм и правил.

оптимальная организация ремонта, оптимизация, наработка и восстановление, ремонтные позиции, математическая модель, алгоритм модели, программирование.

Введение

В настоящее время произошло разделение функций эксплуатации локомотивов и их ремонтов между локомотивными депо, при этом на базе наиболее крупных депо выполняются ремонты локомотивов приписки не только этого депо, но и соседних, в функции которых остается только эксплуатация локомотивов.

Такой процесс требует тщательной проработки, так как увеличивается программа ремонтов в ремонтном депо, что может привести к образованию так называемой «очереди» локомотивов, ожидающих ремонтов в этом депо; кроме того, локомотив не выполняет своих функций во время пересылки из эксплуатационного депо в ремонтное. С другой стороны, слабая загрузка ремонтных предприятий приводит к простаиванию ремонтных позиций в ожидании поступления локомотивов. Все описанные ситуации в итоге приводят к увеличению расходов на содержание как локомотивов, так и технологического оборудования. Таким образом, необходимо решить проблему оптимального распределения программы ремонтов между ремонтными предприятиями на полигоне железной дороги [5].

1 Система организации ремонта

Описанная выше задача относится к задачам, решаемым в теории массового обслуживания, т. е. в качестве заявок выступают локомотивы, нуждающиеся в проведении очередного планового ремонта, а в качестве исполнителей заявок - ремонтные предприятия. Однако решение этой задачи классическими методами теории марковских процессов не представляется возможным, поскольку на полигоне железной дороги могут находиться несколько ремонтных предприятий и несколько эксплуатационных, причем каждое из эксплуатационных предприятий имеет возможность отправлять локомотивы на ремонт в каждое из ремонтных. Кроме того, использование марковских моделей подразумевает, что временные характеристики процесса подчинены экспоненциальному закону распределения, а это не всегда соответствует действительности. В данном случае представляется целесообразным создать модель организации процесса эксплуатации и ремонта локомотивов [3, 4] и провести имитационный эксперимент на ЭВМ, результатом которого будет оптимальное распределение объемов ремонтов локомотивов между ремонтными предприятиями [1].

ISSN 1815-588Х. Известия ПГУПС

2012/3

100

Техника и технологии

Для простоты описания условимся называть эксплуатационные предприятия депо, а ремонтные предприятия - базами.

В первую очередь следует определиться с алгоритмом выбора базы для ремонта конкретного локомотива конкретного депо. Для его реализации воспользуемся генератором псевдослучайных чисел в интервале (0,100), а для каждого депо установим доли ар а2 ..., которые будут определять возможность отправки локомотива на ту или иную базу (рис. 1). Генерируя на ЭВМ псевдослучайное число и сравнивая его с границами Г1, Г2 ., определим направление отправки локомотива.

По прибытии на базу возможны два варианта продолжения функционирования системы:

1) ремонтные позиции базы свободны и простаивали в ожидании поступления локомотива, при этом восстановление локомотива начинается сразу после прибытия на базу, а суммарное время простоя ремонтных позиций Г^рп увеличится на разницу между временем поступления локомотива и временем освобождения ремонтной позиции от предыдущего локомотива;

2) ремонтные позиции базы заняты восстановлением локомотивов, поступивших ранее, т. е. рассматриваемый локомотив будет ожидать освобождения ремонтных

Г1 = а1 Г2 = а1 + а2 Г3 = а1 + а2 + «3

Рис. 1. Выбор базы для ремонта локомотива

Таким образом, решение задачи сводится к определению оптимальных значений а1, а2. для каждого депо.

Логика функционирования системы заключается в следующем.

Для локомотивов приписного парка депо по достижении некоторой наработки (установленной распоряжением ОАО РЖД № 3р от 17 января 2005 г.) необходим плановый ремонт. Очевидно, что с учетом неравномерности движения каждый локомотив переходит в это состояние в произвольный момент времени т. Соответственно отправка локомотивов в ремонт происходит в порядке достижения ими этих состояний. Используя приведенный выше алгоритм выбора базы для проведения ремонта, определяют направление отправки локомотива. Прибытие локомотива на базу происходит через некоторое время t, величина которого определяется как расстоянием между депо и базой, так и скоростью перемещения локомотива.

позиций и на той из них, которая освободится раньше всех, начнется его восстановление, при этом суммарное время простоя локомотивов в ожидании освобождения ремонтных позиций Г^лок увеличится на разницу между временем освобождения ремонтной позиции и временем поступления локомотива.

По окончании восстановления локомотив отправляется в свое депо и прибывает туда через некоторое время транспортировки t. По прибытии в депо локомотив начинает эксплуатироваться и при достижении установленной наработки требуется выполнение очередного планового ремонта - процесс повторяется.

2 Пример функционирования

модели ремонта

Алгоритм функционирования [2] рассматриваемой модели разберем на конкретном

2012/3

Proceedings of Petersburg Transport University

Техника и технологии

101

примере, в котором имеются три депо с приписным парком N, две базы, причем база 1 оснащена одной ремонтной позицией, а база 2 - двумя. Для обозначения моментов времени, связанных с событиями, происходящими с локомотивами, будем использовать следующее обозначение: Tabc, где a - номер депо, b - номер локомотива, c - номер момента времени; аналогично для событий, связанных с базами: Qa/b^ где a - номер базы, b -номер ремонтной позиции, c - номер момента времени. Продолжительность транспортировки обозначим t , где a - номер депо, b -номер локомотива, c - порядковый номер. Рассматриваемый пример показан на рис. 2.

Первое событие в примере соответствует

2-му локомотиву 3-го депо и заключается в необходимости проведения его ремонта. Момент времени его наступления соответствует т3/2-1. Предположим, что на основании вышеизложенного алгоритма выбора базы для ремонта этого локомотива решено его выполнить на 2-й базе. С учетом времени транспортировки время прибытия на 2-ю базу со-

ставит: 02/11 = т3/2-1 + t3/2-1. К этому моменту на 2-й базе будут свободны обе ремонтные позиции, поэтому ремонт локомотива начинается сразу после его прибытия на 1-й ремонтной позиции. Окончание ремонта и соответственно освобождение 1-й ремонтной позиции происходят в момент времени 0 Прибытие этого локомотива в депо происходит в момент времени т3/2-2 = 02/12 + t3/2-2. Суммарное время транспортировки T =

= ГХтр + (t3/2—1 + t3/2-2).

Для 2-го локомотива из 1-го депо необходимость проведения ремонта возникает в момент времени ту . Предположим, что принято решение направить его на 1-ю базу, куда он прибудет в момент времени 0Ш1 = т1/21 + + t В этот момент времени 1-я ремонтная

позиции на 1-й базе свободна, соответственно сразу после прибытия этого локомотива начинается его ремонт, который закончится в момент времени 0 Локомотив прибудет в свое депо в момент времени ту = 01/13 + + t1/22. Суммарное время транспортировки T = T + (t + t )

Zip Zip Vl1/2-1 f 1/2-2i'

Рис. 2. Алгоритм функционирования модели ремонта

ISSN 1815-588Х. Известия ПГУПС

2012/3

102

Техника и технологии

Заключение

Рассмотренный пример наглядно поясняет алгоритм функционирования модели. Таким образом, накапливая время простоя и транспортировки в пределах периода моделирования, имеется возможность определить оптимальные параметры модели. Продолжительность периода моделирования должна быть максимально большой (несколько десятков лет), чтобы имелась возможность накопить необходимую статистическую информацию. Однако существующие в настоящее время ЭВМ высокой вычислительной мощности позволяют выполнить моделирование за несколько минут.

Поскольку для решения практических задач возможно построение модели с достаточно сложной топологией взаимосвязей между депо и базами, было принято решение создать для ЭВМ программную оболочку, позволяющую создавать программное описание модели средствами визуали-

зации. В среде объектно-ориентированного программирования Borland Delphi 7 создан исполняемый файл NW.exe, после запуска которого перед пользователем открывается окно программы «Мастер проектов». Ввод информации о характеристиках проекта (модели) осуществляется по шагам с целью исключения ошибочного ввода данных.

На первом шаге (рис. 3) пользователь вводит имя проекта (любой набор символов с целью дальнейшей идентификации), количество эксплуатационных депо (целое число больше нуля), количество ремонтных баз (целое число больше нуля) и стоимости одного часа простоя локомотивов, ремонтных позиций и одного часа транспортировки локомотива (вещественные положительные числа).

Конечным результатом является построение диаграммы удельных затрат на ремонт для различных вариантов передачи локомотивов из депо. В настоящее время идет апробация модели.

Рис. 3. Окно программы «Мастер проектов» на первом шаге ввода исходных данных

2012/3

Proceedings of Petersburg Transport University

Техника и технологии

103

Библиографический список

1. Оптимизация системы ремонта локомотивов / А. В. Горский, А. А. Воробьев. - М. : Транспорт, 1994. - 208 с.

2. Прикладные задачи динамического программирования / Р. Беллман, С. Дрейфус. - М. : Наука, 1965. - 458 с.

3. Технологические методы повышения показателей безотказности бандажей колесных пар / А. В. Горский, А. А. Воробьев, И. В. Сима-кин и др. // Безопасность движения поездов : тр.

IV Научно-практической конференции. - М. : Моск. ин-т инженеров транспорта, 2003.

4. Определение оптимальных параметров технологического процесса ремонта тягового подвижного состава / И. С. Цихалевский, О. И. Ветлу-гина, М. М. Кудаяров // Вестник Уральского гос. ун-та путей сообщения. - 2011. - Вып. 4 (12). -

С.31-38.

5. Методика и алгоритм оптимального распределения локомотивов по ремонтным предприятиям / А. В. Горский, А. В. Скребков, Т О. Чигамбаев, И. С. Цихалевский // Транспорт Урала. - 2008. -Вып. 3 (18). - С. 25-27.

УДК 621.331:621.31 1 Д. В. Барч

Петербургский государственный университет путей сообщения

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ОБСЛУЖИВАНИЯ УСТРОЙСТВ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ МОНИТОРИНГА И ДИАГНОСТИКИ

В соответствии с концепцией развития устройств электроснабжения ОАО РЖД выявлены закономерности отказов электрооборудования и определены условия повышения надежности тягового электроснабжения. На основе комплексного подхода к решению задачи диагностирования определена приоритетность включения в систему мониторинга оборудования для перехода к обслуживанию по фактическому состоянию. Реализация предлагаемой системы направлена на повышение надежности и снижение эксплуатационных расходов на содержание устройств электроснабжения.

автоматизация, устройства электроснабжения (СЦБ), концепция развития, контактная сеть, тяговые подстанции, задачи диагностирования, комплексный подход, мониторинг, обслуживание по состоянию.

Введение

Основные устройства электроснабжения на железнодорожном транспорте следует подразделять на оборудование тяговых подстанций, контактной сети и электроснабжения аппаратуры СЦБ. Обслуживание рассматриваемых устройств электроснабжения в первую очередь ориентировано на выполнение планово-предупредительных работ (ППР), т. е. производство проверок и ревизий оборудования в соответствии с графиком периодичности. Такая давно сложившаяся система обслуживания характеризуется неста-

бильностью выявления предаварийного состояния аппаратуры электроснабжения, что приводит к отказам и соответственно сбоям графика движения поездов, к неплановому отключению потребителей электроэнергии, повреждению дорогостоящего оборудования и другим аварийно-восстановительным издержкам.

1 Отказы устройств электроснабжения

Наиболее опасными в организации движения поездов являются повреждения устройств

ISSN 1815-588Х. Известия ПГУПС

2012/3