Организация железнодорожных перевозок на основе информационных технологий

Каждая станция погрузки характеризуется следующим вектором

, (29)

где - k-ый момент образования гружёных вагонов (время окончания погрузки);

- количество погруженных вагонов к k-ому моменту;

- вес одного вагона;

, где - количество моментов образования груженых вагонов;

, где - количество мест погрузки.

Из полученных в результате расчетов числа «твёрдых ниток» графика выделяются неполносоставные и неполновесные поезда, расформирование которых предусматривается на данной станции назначения.

Каждая станция отправления неполносоставных и неполновесных поездов характеризуется следующим вектором

, (30)

где - d-ый момент формирования неполносоставного и неполновесного поезда;

- разность между нормой длины поезда и имеющимся количеством вагонов на неполносоставную нитку;

- разность между нормой веса поезда и весом имеющихся вагонов на неполновесную нитку;

, где - количество неполновесных и неполносоставных поездов, отправляемых со станции j;

, где - количество станций отправления неполносоставных и неполновесных поездов.

Пусть - количество вагонов, которое нужно отправить с i-ой станции в момент окончания погрузки на j-ую станцию отправления неполновесного и неполносоставного поезда к моменту формирования , , , , .

Потери от пересылки вагонов задаются следующим образом:

- потери на один вагон при его транспортировке от станции i (момент окончания погрузки ) до станции j (момент формирования неполновесного и неполносоставного поезда ), , , , .

Опоздание груженых вагонов к моменту формирования поездов недопустимы, поэтому оптимальная задача формулируется следующим образом.

Найти (31)

при ограничениях

, , (32)

, , (33)

, . (34)

Первое ограничение устанавливает предельное количество вагонов определенного назначения, которые могут быть включены в поезда; второе - предельное количество вагонов (по длине состава), которое может быть включено в рассматриваемую неполновесную или неполносоставную нитку; третье - предельное количество вагонов (по массе состава), которое может быть включено в рассматриваемую неполновесную или неполносоставную нитку.

Ограничение по временам транспортировки вагонов имеет вид

, (35)

где - время транспортировки вагонов, учитывающее особенности графика движения поездов, , , , .

В Главе 7 приведены расчёты экономической эффективности использования «твёрдых ниток» графика. Экономическая эффективность внедрения «твёрдых ниток» графика движения поездов при централизации диспетчерского управления на базе ДЦУП как технологической основы организации движения на железнодорожных направлениях обеспечивает повышение качества перевозочного процесса на участках и направлениях железных дорог.

Экономия приведенных расходов при организации эксплуатационной работы с выделением «твёрдых ниток» графика грузовых поездов по сравнению с продвижением поездов в зависимости от сложившегося положения:

, (36)

где - длина участка, км;

- среднесуточное количество поездов, отправляемых по «твёрдым ниткам»;

- сокращение стоянки состава в парке сортировочной станции в ожидании отправления, ч.;

- сокращение времени нахождения состава в парке прибытия в ожидании расформирования, ч.;

- число вагонов в составе поезда;

- среднее время простоя поезда при обгоне или скрещении, ч;

- стоимость часа простоя поезда, руб.;

- число главных путей на участке;

- сокращение времени нахождения локомотива в пункте оборота, ч.;

- сокращение времени на выполнение регулировочных мероприятий по локомотивному парку, ч;

- уменьшение количества остановок на участке на пару поездов;

- расход энергии (топлива) на разгон поезда, квт.ч., или кг.

- цена условного топлива или электроэнергии, руб/изм;

, - расходные ставки на измеритель соответственно осе-час, локомотиво-час, бригадо-час локомотивной бригады, расхода условного топлива на стоянках, руб/изм;

- сокращение капиталовложений в подвижной состав и грузы, находящиеся в процессе перевозки, руб;

Выполненные на основе экономико-математической модели расчеты показали, что организация эксплуатационной работы строго по графику улучшает использование подвижного состава и, тем самым, обеспечивает экономию приведенных затрат 150160 тыс руб/км в год на однопутных и 250280 тыс. руб/км в год на двухпутных линиях, причем экономия приведенных затрат больше на участках, имеющих меньшую неравномерность движения.

В исследовании разработана методика расчёта стоимости «твёрдой нитки» графика, включающая расходы на дополнительный простой поездов в ожидании нитки отправления, расходы на увеличение вагонного и локомотивного парков, необходимость в которых возникает в результате простоя поездов в ожидании отправления, расходы на амортизацию основных фондов инфраструктуры участка, потери от недоиспользования части пропускной и провозной способности участка (в т.ч. стоимость риска возникновения "очереди" поездов, риск работы участка по максимальному графику), топливно-энергитические расходы при использовании собственных локомотивов, расходы, учитывающие задержки поездопотока, возникающие при организации приоритетного пропуска поезда по оцениваемой нитке. Использование приведенной методики экономической оценки стоимости нитки графика позволит: определить расходы владельца инфраструктуры по пропуску поездов, стимулировать рациональное использование инфраструктуры перевозчиками; выйти на заданный уровень автоматизированного управления перевозочным процессом компании ОАО «РЖД». На основе разработанной методики расчёта выполнены расчёты на участке Москва-Тов.-Курская - Подольск.

В диссертационной работе приведены примеры реализации алгоритмов и программ на направлениях и полигонах железных дорог при перевозках каменного угля и железорудного сырья, бурого угля на основе «твёрдых ниток» графика движения поездов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

В настоящем исследовании на основе методов системного анализа решена задача организации железнодорожных перевозок на основе информационных технологий и разработаны формализованные постановки задач оптимизации технологических решений при внедрении «твёрдых ниток» графика движения поездов. Решение постановленных задач основывается на следующих положениях.

1. С учетом отечественного и зарубежного опыта установлено, что совершенствование организации эксплуатационной работы следует осуществлять на основе новых методов управления перевозками, базирующихся на развитии технической базы информационных технологий.

2. Разработана структура технологических решений, направленных на достижение устойчивого положения железных дорог на рынке транспортных услуг за счет ускорения доставки грузов и повышения надёжности выполнения договорных обязательств, снижения эксплуатационных затрат на перевозки.

3. Предложены критерии оценки, обеспечивающие рациональный уровень снижения эксплуатационных расходов, получения максимальной прибыли от перевозок. Определены группы технико-экономических показателей, обеспечивающих оценку заданных критериев.

4. Для решения задач оптимизации технологических решений разработаны:

принципы построения и алгоритмы функционирования технологии перевозочного процесса на основе твёрдого графика движения поездов;

методы определения экономически целесообразного количества ниток в графике движения и рационального уровня его заполнения на основе математической модели формирования «твёрдых ниток» графика;

методика технико-экономической оценки вариантов эксплуатационной работы железной дороги, обеспечивающие возможность планирования и управления к прямому управлению перевозками в реальном масштабе времени;

оценки влияния неравномерности и интенсивности движения грузовых поездов на организацию поездной работы и ее согласования в условиях применения твёрдого графика движения поездов;

методы количественного обоснования параметров комплексной технологии перевозочного процесса в условиях перехода к работе по твёрдому графику движения поездов;

методы управления эксплуатационной работой на основе информационных технологий в условиях функционирования ДЦУП;

рекомендации по развитию системы управления вагонопотоками в условиях ЦУП на основе новых логистических подходов взаимодействия с клиентурой и внедрения твёрдого графика движения поездов;

технологические основы управления местной работой в условиях создания на дорогах ЦУМР; математическая модель максимизации «твёрдых ниток» графика отправления местных поездов в условиях оперативного планирования и диспетчерского руководства местной работой в ЦУМР;

технологические принципы управления поездной работой при отправлении грузовых поездов по «твёрдым ниткам» графика и рекомендации перехода управляющих функций в единые дорожные центры управления (ДЦУП);

методика оперативного управления погрузкой с целью обеспечения полновесности и полносоставности «твёрдых ниток» графика движения поездов;

приёмы адаптации алгоритмов решения оптимизационной задачи оперативного распределения порожних вагонов на станциях и железнодорожных направлениях в условиях внедрения «твёрдых ниток» графика;

рекомендации по развитию информационного обеспечения для решения оптимизационных задач управления поездной работой в условиях внедрения «твёрдых ниток» графика движения поездов;

методика технико-экономической оценки эффективности перевозок на основе внедрения «твёрдых ниток» графика в условиях ДЦУП;

комплекс нормативно-методических и технологических документов, обеспечивающих реализацию результатов исследований по обоснованию организации железнодорожных перевозок в условиях реализации информационных технологий и автоматизированного решения ряда технологических задач.

5. Для реализации новой системы управления перевозками необходимо иметь информацию о предстоящей работе каждого погруженного вагона: с какими поездами он перемещается, где (если надо) будет расформирован поезд, по какой нитке графика вагон будет отправлен со станции формирования, когда прибудет в пункт назначения.

6. Составлению твердого графика движения грузовых поездов предшествует выполнение работы по определению их потребного количества в сутки для каждого выбранного направления. Это количество поездов равномерно распределяется по времени суток в интервалах между пассажирскими поездами. Особое внимание при этом уделяется организации местной работы с целью подачи и уборки вагонов в удобное для клиентов время. График движения поездов увязан с графиком местной работы, обеспечивающим выполнение договорных обязательств перед отправителем и получателем грузов.

7. Решающее значение для создания необходимых условий работы локомотивных бригад имеет соблюдение твердого графика движения грузовых поездов, составленного на реальные размеры движения с учетом рассчитанных норм времени на смену бригад.

8. Соблюдение ниток твёрдого графика движения грузовых поездов является основным критерием оценки качества перевозочного процесса.

9. В целях ускорения формирования составов, отправляемых по «твёрдым ниткам» графика, в исследовании рекомендовано использовать следующие мероприятия:

- дополнять составы до нормы местными и порожними вагонами, следующими в нужном направлении;

- формировать групповые поезда из вагонов попутных назначений;

- концентрировать формирование поездов дальних назначений на одной сортировочной станции узла или региона;

- стремиться каждую нитку твёрдого графика использовать для поездов возможно дальних назначений;

- материально стимулировать максимальное количество вагонов дальних назначений в составах поездов, отправленных за смену, а также сокращение времени нахождения вагонов на станции.

10. Способы формирования каждого поезда выбираются с учетом наличия вагонов и особенностей прокладки ниток твёрдого графика. Если рассматриваемая нитка графика является последней перед длительным перерывом движения грузовых поездов, обусловленным пропуском пассажирских поездов или ремонтными работами, то с целью сокращения простоя вагонов экономически выгодным для станции являются меры, обеспечивающие отправление по данной нитке максимального количества вагонов.

11. В целях повышения надёжности и экономичности перевозок целесообразно поэтапное внедрение на сети технологии поездной работы, которая базируется на твёрдом графике оборота локомотивов, заданном на месяц и основанном на устойчивых реальных поездопотоках.

12. Новая технология, существенно улучшая показатели использования подвижного состава, создает благоприятные условия для текущего обслуживания технических устройств; продвижения по выделенным ниткам графика фирменных грузовых поездов, грузовых экспрессов, порожних и технологических маршрутов, контейнерных поездов, поездов повышенной массы и длины, грузовых поездов.

13. Оперативное управление поездной работой в условиях организации перевозок по твёрдому графику реализует полновесность и полносоставность таких поездов за счет управления погрузкой, оперативного распределения порожних вагонов на станциях и участках на основе информационной среды АСОУП, АСУСС, АСУГС, «ДИСПАРК», «Грузовой экспресс», ДИСКОН, «САИПС», «ГИД-Урал», ДИСТПС и взаимодействующих центров управления перевозками; технологии работы системы СФТО, обеспечивающих координацию и преемственность управляющих воздействий в пространственном и временном разрезах непрерывно корректируемого и пополняемого прогноза на предстоящие перевозки.

В диссертации сформулирована и теоретически обоснована совокупность научных положений и методов, направленных на решение проблемы организации железнодорожных перевозок в условиях глобальной реализации информационных технологий на основе внедрения «твёрдых ниток» графика движения поездов.

НАИБОЛЕЕ ВАЖНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ИЗДАНИЯХ:

1. Шапкин И.Н. Организация железнодорожных перевозок на основе дискретных методов управления и твёрдого графика движения поездов // Транспорт. Наука, техника, управление: научный информационный сборник, М.: ВИНИТИ, 2008, с. 2-8.

2. Шапкин И.Н. Организация перевозок в условиях жесткого графика. Железнодорожный транспорт №2, 2003 г, с. 43-47.

3. Шапкин И.Н., Щелоков А.И. Перевозкам - интенсивные технологии. Железнодорожный транспорт, №5, 1990 г., с. 34-37.

4. Шапкин И.Н., Щелоков А.И., Гомоляко И.М. Интенсификация работы крупных железнодорожных узлов. Железнодорожный транспорт, №7, 1991 г., с. 24-28.

5. Шапкин И.Н., Щелоков А.И. Перевозки грузов - на коммерческую основу. Железнодорожный транспорт, №11, 1992 г., с. 6-10.

6. Шапкин И.Н., Щелоков А.И. Резервы экономии эксплуатационных расходов. Железнодорожный транспорт, №3, 1993 г., с. 15-19.

7. Шапкин И.Н., Щелоков А.И. Технологические проблемы работы железнодорожных стыков. Железнодорожный транспорт, №4, 1993 г., с. 2-7.

8. Лемешко В.Г., Шапкин И.Н. Инструмент управления эксплуатационной работой. Железнодорожный транспорт, №1, 1994 г.

9. Тулупов Л.П., Самохвалов А.И., Шапкин И.Н. Автоматизированная система «Дорожно-сетевой диспетчер», Железнодорожный транспорт №2, 1995 г., с. 12-17.

10. Шапкин И.Н., Щелоков А.И. Программа повышения скоростей движения в действии. Железнодорожный транспорт, №9, 1998 г., с. 2-5.

11. Тулупов Л.П., Шапкин И.Н., Каштанов Л.А. Информационное обеспечение поездной работы. Железнодорожный транспорт, №8, 1991 г., с.15-20.

12. Бочков Ю.В., Гомоляко И.М., Шапкин И.Н. Интенсификация работы железнодорожных узлов. Железнодорожный транспорт, №4, 1998 г., с.38-40.

13. Шапкин И.Н., Щелоков А.И. Грузовым поездам - жесткий график. Железнодорожный транспорт, №9, 1998 г., с. 2-5.

14. Шапкин И.Н., Щелоков А.И. Резервы повышения участковой скорости - в действие. Железнодорожный транспорт, №2, 1992 г.

15. Кужель А.Л., Шапкин И.Н., Кожанов Е.М. Роль графика движения поездов в рыночных условиях // Железнодорожный транспорт, №7, 2007. - с.33 - 36..

Кроме того, результаты диссертационных исследований представлены ещё в более 65 публикациях, в том числе в следующих:

16. Шапкин И.Н. Информационные технологии в организации перевозок. Москва, Железные дороги мира №2, 2003 г, с. 9-13.

17. Шапкин И.Н. Эффективность глобальных информационных технологий в организации железнодорожных перевозок. Вестник ВНИИЖТ, №2, 2003г, с.21-26.

18. Шапкин И.Н., Неклюдов Д.Б., Кожанов Е.М. Организация перевозок на основе дискретных методов управления и твердого графика движения поездов. Железные дороги мира, 2005 г., №3, 28-34 с.

19. Шапкин И.Н., Юсипов Р.А., Кожанов Е.М. Моделирование поездной работы на основе многофакторного нормирования технологических операций.- Вестник ВНИИЖТ, №4, 2006г., с. 30 - 36.

20. Шапкин И.Н., Кожанов Е.М. Технология обеспечения полновесности и полносоставности поездов, отправляемых по твердым ниткам графика. Вестник ВНИИЖТ, 2005 г., №4, 28-33 с.

21. Левшин И.К., Шапкин И.Н., Щелоков А.И. Прогрессивная технология на железных дорогах. Москва, Транспорт, 1993 г., 186 с.

22. Шапкин И.Н., Зверев В.И. Информационное обеспечение задач управления поездной работой в АСОУП второй очереди. Вестник ВНИИЖТа, №3, 1994 г., с. 30-34.

23. Шапкин И.Н. Ресурсосберегающие технологии и управление местной работой на железных дорогах. Труды III-ей н/п конференции «Ресурсосберегающие технологии на ж.д. транспорте». Москва, 2000 г.

24. Шапкин И.Н., Неклюдов Д.Б. «Оптимизационная модель развития железнодорожных направлений, обеспечивающая рациональный уровень качества перевозочного процесса» Труды международной н/п конференции «Проблемы безопасности на транспорте». БелГУТ, Гомель, 2000 г.

25. Шапкин И.Н. Экономическая эффективность глобальной реализации информационных технологий в организации железнодорожных перевозок. Межвузовский сборник научных трудов.

26. Ивницкий В.А., Шапкин И.Н., Кожанов Е.М. К проблеме увеличения количества «твёрдых ниток» графика движения поездов //Вестник ВНИИЖТ, №5, 2008г., с. 14-21.

27. Шапкин И.Н., Кожанов Е.М. Совершенствование методов обеспечения безопасности движения в условиях применения твердого графика. // Шестая научно-практическая конференция «Безопасность движения поездов», 26-27 октября 2005г., Москва, Россия.

28. Тулупов Л.П., Гусятинер А.М., Шапкин И.Н. Оперативное распределение порожних вагонов под погрузку. Вестник ВНИИЖТа, №4, 1987 г.

Размещено на Allbest.ru