Модель просування вагонопотоків в умовах "жорстких" ниток графіку

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 656.222.4.001.57

МОДЕЛЬ ПРОСУВАННЯ ВАГОНОПОТОКІВ В УМОВАХ «ЖОРСТКИХ» НИТОК ГРАФІКУ

Бутько Т.В.

Костиркіна Т.О.

Падіння об'ємів промислового та сільськогосподарського виробництва, яке відбулося на Україні, відповідно призвело до зниження обсягів перевезень і, як наслідок, до значного погіршення економічного і фінансового стану залізничного транспорту та до зростання конкуренції на транспортному ринку. В умовах постійного змінення обсягів перевезень, важливим моментом, для покращення конкурентоздатності залізничних перевезень, є гнучкість у виборі маси поїзда, а також пліч обертання локомотивів та локомотивних бригад.

У зв'язку з цим, стає необхідним вирішення задачі удосконалення технологічних процесів роботи основних напрямків залізниць при забезпеченні раціонального використання ресурсів. Використання жорстких ниток, як доводить аналіз, притаманне саме логістичним технологіям, які забезпечують гнучкість у перевізному процесі. За таких умов формування технології руху поїздів за «жорсткими» нитками графіку в умовах подовжених пліч обертання локомотивів та локомотивних бригад дозволяє дослідити та впровадити перспективні варіанти системи організації вагонопотоків.

Постановка задачі у загальному вигляді. З урахуванням вище наведеного, виникає науково-прикладне завдання формування віртуального логістичного ланцюга на основі виділення жорсткої нитки з урахуванням найбільш економічно доцільних маршрутів прямування поїздів в умовах різних варіантів подовження тягових пліч локомотивів, швидкостей руху на дільницях при експлуатації різних типів локомотивів, технології обробки поїздів на технічних станціях, зміни ваги та довжини поїздів.

Аналіз останніх досліджень. Питанням організації вагонопотоків займалася велика кількість вчених - В.М. Акулінічев, А.Ф. Бородін, Т.В. Бутько, М.І. Данько, Д.В. Ломотько, В.А. Кудрявцев, І.Б. Сотніков. В.Г. Шубко, Н.В. Правдін, В.С. Волков та інші. Жорсткому графіку руху поїздів присвятили свої роботи такі вчені як І.Н. Шапкін, В.А. Буянов, Н.В. Кондрахіна, В.А. Івницький, Є.М.Кожанов.

Аналіз довів, що в основному ці роботи вирішували вищезгадану стохастичну задачу за допомогою методів лінійного програмування, що у свою чергу призводило до спрощення задачі та введення великої кількості припущень[1,2].

Виклад основного матеріалу дослідження. Віртуальний логістичний ланцюг являє собою комплекс технологічних, технічних та організаційних засобів для просування вагонопотоків[3]. Він діє у межах жорсткого графіку руху поїздів, коли на цю, високо пріоритетну, нитку відправляються вагони відповідного призначення з дотриманням умови повносоставності та повноваговості, а також доставки точно в строк.

Для визначення конкурентоспроможних варіантів організації поїздопотоків передбачається формування методів дослідження впливу різних факторів при реалізації технології пропуску вагонопотоку в умовах жорстких ниток графіку за критеріями найбільш раціональних витрат паливо-енергетичних ресурсів, доставки вантажів точно в строк, потрібного парку локомотивів, якісних та кількісних показників роботи залізниць, що у сукупності являє собою багатокритеріальну оптимізаційну задачу. В даній роботі пропонується звести цю задачу до однокритеріальної за рахунок формування суперкритерію в адитивній формі, що по суті являє собою сукупні експлуатаційні витрати.

В такій постановці модель має наступний вигляд:

,

де Г - заданий вантажопотік на напрямку, млн. т;

ц - відношення ваги состава нетто Qн і брутто ;

- вага поїзда брутто, т;

витрати на тягу спеціалізованих поїздів на і-й дільниці, грн;

витрати на парк локомотивів при обслуговуванні спеціалізованих поїздів, грн;

витрати на утримання штату локомотивних бригад, грн;

витрати на обгони пасажирськими поїздами спеціалізованого поїзда, грн;

приведені витрати на зупинки одного вагону в поїзді, грн;

витрати на утримання бригад ПТО на технічних станціях напрямку, грн.

В теперішній час найбільш перспективним видом тягового рухомого складу є електровози, тому модель сформовано в умовах перевезення вантажів електровозною тягою. В таких умовах система обмежень має вигляд:

Nпотр?Nнаявн - потрібна пропускна спроможність лінії повинна бути меншою ніж наявна;

Тх?Т - час доставки повинен бути меншим ніж нормативний;

- час роботи кожного локомотива повинен бути не більшим ніж час між ТО-2 ;

- час роботи локомотивної бригади не повинен перевищувати встановлені норми праці;

Qбр?Q - маса поїзда брутто повинна бути меншою ніж максимально допустима маса для цього напрямку;

Uп?U - напруга в контактній мережі повинна забезпечувати проходження по перегону даного поїзда з можливістю слідування за ним або у зворотному напрямку іншого поїзда з встановленим інтервалом;

Lп?Lпвк - довжина поїзда не повинна перевищувати довжину приймально-відправних колій на станції;

vдост?vд - швидкість доставки вантажу не повинна перебільшувати дільничну швидкість.

Таким чином, вказана система обмежень забезпечує виконання нормативних показників перевізного процесу, необхідного обсягу перевезень та безпеку руху поїздів.

Модель враховує приорітетність пропуску великовагових поїздів, так як не містить витрат з обгонів іншими вантажними поїздами, що притаманно саме жорстким ниткам.

Аналіз довів, що складові цільової функції Езаг залежать від наступних чинників, частина яких входить до моделі у неявному вигляді:

vд - дільнична швидкість;

Qбр - маса брутто вантажного поїзда;

Nнаявн - наявна пропускна спроможність;

М - потрібна кількість поїзних локомотивів;

B - потрібна кількість локомотивних бригад;

Lп - довжина поїзда;

Ктех - кількість технічних станцій на шляху прямування;

tпер - середній простій на технічній станції без переробки.

Серед наведених чинників можна виділити два, вплив яких найбільш вагомий - це маса брутто вантажного поїзда та потрібна кількість локомотивів та локомотивних бригад. Розглянемо процедуру формування моделі для вибору віртуального логістичного ланцюга при фіксованій масі поїзда брутто та зміненні пліч обертання локомотивів та локомотивних бригад, що обумовлює в свою чергу потрібну кількість локомотивів та локомотивних бригад, за допомогою структурної схеми, представленої на рисунку 1.

В блоках 1 та 2 дається характеристика полігону, по якому буде пропускатися вагонопотік в умовах жорстких ниток графіку руху поїздів. Спираючись на назву вказаного полігону, з бази даних беруться для подальшого розрахунку усі необхідні дані - довжина дільниць, ухили, довжина приймально-відправних колій, тощо.

База даних представляє собою сукупність таблиць, у яких дані взаємопов'язані між собою, що є одним із видів контролю достовірності введених даних та дозволяє отримати усю необхідну інформацію за один запит. Після отримання назви полігону з бази даних вибираються відомості про маршрути, якими можна дістатися вказаних станцій.

Блок №3 - розділення полігону на дільниці, що обмежені технічними станціями також виконується завдяки базі даних. На визначений маршрут у базі даних формується таблиця 1, яка частково бере свої значення з таблиці 2.

Рисунок 1 - Структурна схема визначення оптимального варіанту пропуску поїзда по обраному полігону

Для того, щоб у подальшому перевірити обраний маршрут на відповідність усім критеріям, у базі даних знаходяться та зводяться до наступного вигляду усі існуючі обмеження по перегонах та станціях - швидкості руху, наявні попередження, ухили, вагові маси по напрямках (уніфіковані та критичні), довжина поїздів, тощо (таблиці 3, 4).

Таблиця 1 - Техніко-експлуатаційна характеристика станцій на маршруті

Таблиця 2 - Відомість місткості колій станцій на напрямку

Таблиця 3 - Техніко-експлуатаційна характеристика маршруту

Таблиця 4 - Вагова норма поїздів та довжина составів на дільниці

Блок №4 - при виборі маси поїзда необхідно враховувати потужності виробника та вантажоодержувача, потужності наявних локомотивів та тягових підстанцій, тощо. Так як маса поїзда у даному випадку не змінюється, необхідно знаходити такі напрямки, локомотиви та інші засоби, щоб задовольнити потребу у перевезеннях. Для того, щоб модель носила універсальний характер, необхідно враховувати:

- модернізацію існуючого тягового рухомого складу або придбання електровозів, що працюють на змінно-постійному струмі;

- подовження приймально-відправних колій;

- побудову нових тягових підстанцій;

- зміну технології пропуску поїздів на обраній дільниці, тощо.

Блок №5 - перевірка вимог для пропуску поїздів зазначеної маси проводиться з порівнянням значень, що взято з бази даних. Вони будуть враховані в системі обмежень при вирішенні оптимізаційної задачі.

Блок №6 - після перевірки умов, приймається рішення щодо подальших розрахунків - чи є доцільним подальший розрахунок для даного напрямку і необхідно переходити до наступного етапу, або є сенс шукати інший напрямок для пропуску поїзда.

Блок №7 - при визначенні витрат будуть враховані усі вище зазначені обмеження, необхідні капітальні витрати та отриманий економічний ефект від запропонованої технології.

Так як запропонована модель носить універсальний характер, то доцільно ввести блок, який забезпечує змінення маси поїзда та визначення оптимальної маси. Тягові розрахунки при можливості зміни маси поїзда представлені у наступній формі (таблиця 5).

Таблиця 5 - Тягові розрахунки для напрямку

Блок №8 - після проведення розрахунків по усім можливим варіантам робиться висновок щодо вибору оптимального маршруту.

На основі проведеного моделювання в умовах напрямку Куп'янськ - Сорт - Одеса - Сорт для вантажного поїзда масою брутто 4600 тонн виявлено, що витрати на роботу локомотивних бригад від загальних витрат Езаг складають приблизно 13%, відповідно на роботу локомотивів - 2,5-3,5%, витрати, що пов'язані з зупинками поїздів на технічних та проміжних станціях та пропуском по перегону спеціалізованого поїзда відповідно склали приблизно 4,5% від загальних витрат Езаг. Розрахунки наведені в таблиці 6. залізниця ресурс вагонопотік витрата

В умовах напрямку Куп'янськ - Сорт - Одеса - Сорт для вантажного поїзда з фіксованою масою 4600т проведено моделювання при зміненні пліч обертання локомотивів та локомотивних бригад наступним чином: подовжено плече Куп'янськ - Сортувальний - Основа до станції Полтава-Південна (на 139,3км), від ст. Полтава-Південна подовжено плече до ст. Знам'янка-Сортувальна, замість зміни локомотивів та локомотивних бригад на станції Кременчук (плече подовжено на 97,9 км), та від ст. Знам'янка-Сортувальна через ст. Помічна без зміни локомотивів та

локомотивних бригад до станції Одеса-Сортувальна (284,9 км замість 136км).

Таблиця 6 - Результати моделювання в умовах напрямку Куп'янськ - Сорт - Одеса - Сорт для вантажного поїзда масою брутто 4600 т

Порівняльний аналіз довів, що подовження пліч роботи локомотивів та локомотивних бригад дозволяє зменшити загальні витрати на 2,6%, витрати на роботу локомотивних бригад, у порівняні з варіантом без подовження пліч обертання, - на 11,3% , а на роботу локомотива відповідно на 25,6%. Також зменшуються загальні локомотиво- та бригадо-години на напрямку - на 25,6% та 11,3% відповідно (таблиця 7). Завдяки такому комплексному підходу стає можливим зменшити час просування поїзда на напрямку на 2,5год та покращити маршрутну швидкість приблизно на 15,4%

Висновки. Реалізація запропонованої моделі, забезпечує формування пропуску вантажних поїздів за жорсткими нитками графіку, дозволяє покращити експлуатаційні показники за рахунок подовження пліч обертання локомотивів та локомотивних бригад, зменшити експлуатаційні витрати на 2-3% та підвищити дільничну швидкість на 15%.

Таблиця 7 - Експлуатаційні показники напрямку Куп'янськ - Сорт - Одеса - Сорт для вантажного поїзда масою брутто 4600 т при різних варіантах роботи локомотивів та локомотивних бригад

Модель надає гнучкість у виборі маси поїзда та пліч обертання локомотивів та локомотивних бригад, завдяки чому вона дозволяє отримати оптимальне рішення на будь-якому полігоні, враховуючи усі наявні обмеження та техніко-експлуатаційні умови.

Вона повинна бути інтегрована як додаткова задача на автоматизоване робоче місце оперативних працівників в автоматизовану систему керування вантажними перевезеннями на Укрзалізниці (АСК ВП УЗ).

Список використаних джерел

1 Шапкин, И.Н. Информационные технологии в организации перевозок // Железные дороги мира. - 2003 - №2 - С. 9-13.

2 Буянов, В.А., Кондрахина, Н.В. Жесткий график движения поездов в среде информационных технологий организации перевозок // Вестник ВНИИЖТ. - 2001 - №4 - С. 3-7.

3 Бутько, Т.В., Ломотько, Д.В., Прохорченко, А.В., Олійник, К.О. Формування логістичної технології просування вантажопотоків за жорсткими нитками графіка руху поїздів. // Зб. наук. праць УкрДАЗТ: Випуск 111. - Харків, 2009. - С.23-30.

Размещено на Allbest.ru