Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Технологическая модернизация системы управления перевозками на железнодорожном транспорте ЛЕВИН ДМИТРИЙ ЮРЬЕВИЧ

Технологическая модернизация системы управления перевозками на железнодорожном транспорте
<
Технологическая модернизация системы управления перевозками на железнодорожном транспорте Технологическая модернизация системы управления перевозками на железнодорожном транспорте Технологическая модернизация системы управления перевозками на железнодорожном транспорте Технологическая модернизация системы управления перевозками на железнодорожном транспорте Технологическая модернизация системы управления перевозками на железнодорожном транспорте Технологическая модернизация системы управления перевозками на железнодорожном транспорте Технологическая модернизация системы управления перевозками на железнодорожном транспорте Технологическая модернизация системы управления перевозками на железнодорожном транспорте Технологическая модернизация системы управления перевозками на железнодорожном транспорте Технологическая модернизация системы управления перевозками на железнодорожном транспорте Технологическая модернизация системы управления перевозками на железнодорожном транспорте Технологическая модернизация системы управления перевозками на железнодорожном транспорте Технологическая модернизация системы управления перевозками на железнодорожном транспорте Технологическая модернизация системы управления перевозками на железнодорожном транспорте Технологическая модернизация системы управления перевозками на железнодорожном транспорте
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

ЛЕВИН ДМИТРИЙ ЮРЬЕВИЧ. Технологическая модернизация системы управления перевозками на железнодорожном транспорте: диссертация ... доктора Технических наук: 05.22.08 / ЛЕВИН ДМИТРИЙ ЮРЬЕВИЧ;[Место защиты: Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I].- Санкт-Петербург, 2016.- 310 с.

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Анализ развития системы управления перевозками на отечественных и зарубежных железных дорогах 15

1.1. Система управления перевозками на отечественных железных дорогах 15

1.2. Развитие методов управления железнодорожными перевозками 29 Выводы по главе 1 40

Глава 2. Анализ развития системы управления перевозочным процессом 42

2.1. Зарождение и развитие системы управления перевозочным процессом 42

2.2. Современное состояние системы управления перевозочным процессом 44

Выводы по главе 2 55

Глава 3. Постановка проблемы технологической модернизации системы управления перевозочным процессом .57

3.1. Современное состояние управления перевозочным процессом 57

3.2. Методология технологической модернизации системы управления перевозочным процессом 65

Выводы по главе 3 69

Глава 4. Информационное обеспечение технологической модернизации системы управления перевозочным процессом 71

4.1. Состояние и развитие диспетчерских центров 71

4.2. Развитие автоматизированного рабочего места диспетчера 80

Выводы по главе 4 85

Глава 5. Моделирование перевозочного процесса 87

5.1. Основные модели перевозочного процесса 87

5.2. Модель движения поездов на участке

5.3. Модель регулирования локомотивным парком .106

Выводы по главе 5 .116

Глава. 6. Исследование организации и технологии перевозочного процесса 118

6.1. Структура показателей эксплуатационной работы 118

6.2. Параметры потока поездов .121

6.3. Зависимость между скоростью, плотностью потока и интенсивностью движения поездов 134 Выводы по главе 6 146

Глава 7. Управление потоками поездов на сети железных дорог 148

7.1. Основные задачи организации движения поездов на разветвленных полигонах 148

7.2. Пропускная способность разветвленного полигона железных

дорог 151

7.3. Кратчайшие пути следования поездов 156

7.4. Эффективностьиспользования обходных путей 159

Выводы по главе 7 163

Глава 8. Система оперативного управлениядвижением поездов 164

8.1. Принципы управления перевозочным процессом 164

8.2. Оптимизация условий движения поездов 166

8.3. Режимы поездной работы 183

8.4. Управление поездной работой на дорожном уровне 189

8.5. Применение непарности графика движения поездов 195

8.6. Планирование работы важнейших узлов 206

8.7. Регулирование локомотивного парка 210

Выводы по главе 8 215

Глава 9. Управление технологией перевозочного процесса 219

9.1. Оптимальные условия работы сортировочной станции 219

9.2. Оперативное управление формированием составов 225

9.3. Планирование составообразования 227 9.4. Перераспределение сортировочной работы 237 Выводы по главе 9 240

Глава 10. Комплексное использование пропускной и провозной способности участков 241

10.1. Интенсификация использования провозной способности 241

10.2. Влияние соединенных поездов на параметры потока 245

10.3. Расчет оптимальной нормы массы поездов 252

Выводы по главе 10 257

Глава 11. Управление местной работой 259

11.1. Тенденции последних лет 259

11.2. Технология оперативного планирования и управленияместной работой 262

11.3. Автоматизация планирования и управления местной работой 267

Выводы по главе 11 278

Заключение 279

Библиографический список использованной литературы 287

Приложение. Акты внедрения

Введение к работе

Актуальность проблемы. Современные условия заставляют по-новому взглянуть на организацию рынка транспортных услуг, организационную структуру Открытого акционерного общества «Российские железные дороги» (далее – ОАО «РЖД») и принципы управления видами деятельности, входящими в его состав. От адекватной организации этого процесса во многом зависит доходность, стабильность и перспективы развития видов российского железнодорожного бизнеса.

Программой развития ОАО «РЖД» одной из основных задач определено «гарантированное обеспечение срочности и сохранности доставки грузов». Для достижения этого предлагается технологическая модернизация системы управления перевозочным процессом, которая предусматривает разработку и внедрение новой технологии, отвечающей современным требованиям.

В современной теории и сложившейся практике организации и управления транспортным производством наибольшее внимание уделяется разработке нормативно-технологических документов. Основные из них, график движения, план формирования поездов, техническое нормирование и технологические процессы работы предприятий разрабатываются на разных уровнях структуры управления, различными людьми, на неодинаковый и длительный период, исходя из среднесуточных объемов производства. Реальные объемы транспортного производства подвержены значительным колебаниям и складывающаяся обстановка часто существенно отличается от нормативных условий. В этой ситуации нормативно-технологические документы сами по себе не гарантируют реализации заложенных в них возможностей. А исследования условий их выполнения почти отсутствуют.

В результате, часто возникает несоответствие потребностей и
возможностей, когда транспортная система ОАО «РЖД» принимает заявок на
перевозку грузов больше, чем ее перевозочные возможности; планируемые
поездопотоки превышают пропускную способность участков и целых
направлений; размер поступающих вагонопотоков не соответствует

перерабатывающей способности сортировочных станций; составов

формируется больше, чем можно своевременно обеспечить локомотивами и
локомотивными бригадами; местные вагоны поступают на станции выгрузки
несвоевременно, вследствие чего грузовые фронты простаивают в ожидании
вагонов, а вагоны – в ожидании подачи и т.д. Отсутствие прогнозирования и
обратной связи в деятельности транспортной системы, адаптации

технологических документов к реальной ситуации и работа сети путей сообщения в неоптимальных условиях приводят к невозможности реализации наличной пропускной, перерабатывающей и выгрузочной способностей, чем

еще больше усугубляются часто возникающие трудности со своевременной перевозкой пассажиров и доставкой грузов. Это приводит к тому, что до 20 % принятых железной дорогой к перевозке грузовых отправок доставляется с нарушением установленных сроков доставки.

Разработка методологических подходов, теоретических положений и методических рекомендаций, направленных на развитие системы управления перевозочным процессом и повышение устойчивости и регулярности работы сети железных дорог и составляет содержание настоящего исследования.

Степень разработанности. Исследованиям проблем управления

процессами перевозок на железнодорожном транспорте посвящены труды
В.М. Акулиничева, А.П. Батурина, К.А. Бернгарда, А.Ф. Бородина,
И.И. Васильева, Г.М. Грошева, А.В. Дмитренко, А.Д. Каретникова,

В.Е. Козлова, П.А. Козлова, И.М. Кокурина, Ф.П. Кочнева, В.А. Кудрявцева, А.М. Макарочкина, А.Б. Никитина, В.Н. Образцова, А.Т. Осьминина, Ю.О. Пазойского В.А. Персианова, А.П. Петрова, В.В. Сапожникова, Вл.В. Сапожникова, Е.А. Сотникова, Е.М. Тишкина, Л.П. Тулупова, А.К. Угрюмова, А.Д. Чернюгова, М.И. Шмулевича, В.А. Шарова и других. В работах этих авторов разработаны важнейшие принципы управления перевозочным процессом, которые нашли отражение в существующих нормативных документах.

Вместе с тем практика показала, что только разработки нормативно-технологических документов недостаточно, а для реализации заложенных в них возможностей еще необходимо создание условий для их выполнения.

В этой связи целью диссертационного исследования является разработка методологических подходов, теоретических положений и методических рекомендаций по повышению качества и устойчивости перевозочного процесса на сети железных дорог, отвечающих современным требованиям и характеризующих технологическую модернизацию на железнодорожном транспорте.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

- изучить современные нормативно-технологические документы,
регламентирующие основное транспортное производство на железнодорожном
транспорте и разработать необходимые условия, обеспечивающие выполнение
этих документов;

- установить закономерности и режимы: поездной работы участков,
переработки вагонопотоков на сортировочных станциях и работы грузовых
фронтов;

- разработать систему управления перевозками, обеспечивающую
создание и поддержание оптимальных условий организации работы участков,
станций и грузовых фронтов;

- разработать систему адаптации нормативно-технологических
документов к реальной ситуации на сети железных дорог;

- исследовать неравномерность перевозки грузов, характеристики
транспортного потока и установить их влияние на использование наличной
пропускной способности участков, перерабатывающей способности станций и
выгрузочной способности грузовых фронтов;

исследовать возможности управления технологическими процессами;

установить взаимосвязь развития информационных систем и технологии основного транспортного производства сети железных дорог;

- исследовать возможности моделирования транспортного производства
для повышения эффективности организации и управления перевозочным
процессом на железнодорожном транспорте;

- разработать систему организации местной работы железных дорог.
Научная новизна диссертации состоит в решении задач организации и

технологии управления перевозками на сети железных дорог. На основе проведенных исследований:

- в дополнение к существующим составляющим технологических
процессов работы железнодорожных предприятий – последовательность
операций и нормы времени на их выполнение, обоснованы еще две
составляющие: создание условий, необходимых для соблюдения
технологических норм времени, и управление технологией;

предложены показатели потока поездов: интенсивность движения, плотность потока поездов и насыщение участка поездами, установлены зависимости между ними и существующими показателями;

разработана методика расчета наличной пропускной способности участков и разветвленных полигонов сети железных дорог с использованием моделирования;

- разработаны модели: потока поездов на разветвленной сети железных
дорог, движения поездов на участках, регулирования подвижного состава,
развоза местных вагонов, позволяющие повысить эффективность планирования
и управления перевозочным процессом;

определены основные этапы развития диспетчерских центров:

разработано взаимодействие этапности развития диспетчерских центров и системы организации перевозочного процесса;

- определены основные задачи дежурно-диспетчерского аппарата,
связанного с основным производственным процессом железнодорожного
транспорта;

- разработана система управления составообразованием для адаптации
нормативно-технологических документов к реальной эксплуатационной
ситуации.

Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость диссертационного исследования заключается в разработке методологических подходов, новых теоретических и технологических построений и методических рекомендаций по организации и управлению перевозочным процессом на железнодорожном транспорте.

Практическое значение полученных результатов заключается в использовании их на сети железных дорог в утвержденных МПС СССР, МПС РФ и ОАО «РЖД» документах: инструкциях, инструктивных указаниях, методиках, методических указаниях, технических заданиях, положениях, типовых технологических процессах.

Методология и методы исследования. В процессе диссертационных исследований использованы комплексный и системный подход к разработке проблемы. Применены методы теории вероятностей, математической статистики, линейного программирования, систем управления, теории графов, потоков в сетях и имитационного моделирования.

Положения, выносимые на защиту:

результаты исследований закономерностей и режимов: поездной, сортировочной и грузовой работы;

система создания и поддержания оптимальных условий работы участков, сортировочных станций и грузовых фронтов;

новые показатели организации движения поездов;

новая методика расчета наличной пропускной способности участка;

- методика расчета пропускной способности разветвленного полигона
железной дороги;

последовательность развития пропускной способности линий;

этапы развития диспетчерских центров и автоматизированных рабочих мест диспетчеров;

- прогнозные и управляющие модели для автоматизации управления
перевозочным процессом;

- дополнительные составляющие технологии управления перевозочным
процессом;

увеличение глубины планирования составообразования;

методика организации местной работы.

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность научных результатов и основных выводов подтверждается производственной проверкой, показавшей высокую эффективность предложенных технических и технологических решений, использованных в таких документах, как: инструктивные указания по организации вагонопотоков на железных дорогах СССР (утверждены МПС СССР 19.04.1982 г.); методика определения экономической эффективности автоматизированных систем управления на железнодорожном транспорте (утверждена МПС СССР 11.06.1985 г.); инструкция о порядке предоставления и использования «окон» для ремонтных и строительно-монтажных работ на железных дорогах Российской Федерации (утверждена МПС РФ 16.11.2001 г. № ЦД-862); типовой технологический процесс работы сортировочной станции (утвержден МПС РФ 27.05.2003 г.); положение о диспетчерском управлении движением поездов (утверждено ОАО «РЖД» 14.09.2005 г.); инструкция по оперативному планированию поездной и грузовой работы железных дорог (утверждено ОАО «РЖД» 22.11.2008 г.) и др.

Результаты исследования и разработки обсуждались и апробированы на научно-технических семинарах и заседаниях секции промышленного транспорта МПС; сетевых школах РЖД; международных, всесоюзных, российских и отраслевых научно-практических конференциях.

Публикации. Опубликовано 158 работ, в том числе по материалам диссертации 110 печатных работ (из них 26 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ), в том числе 6 монографий и 9 брошюр.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 11 глав, заключения, списка использованных источников. Общий объем работы 310 страниц, в том числе 287 страниц основного текста, 58 рисунков, 13 таблиц, 202 наименования источников.

Современное состояние системы управления перевозочным процессом

1-й тип структуры способствует сокращению порожних пробегов вагонов, созданию единых технических и технологических стандартов для всей управляемой сети, а также единых принципов руководства по всей вертикали оперативного управления. В то же время возможно сдерживание инициативных предложений по внедрению новых технических средств и технологий, поскольку все основные решения должны утверждаться на верхнем иерархическом уровне управления и централизованно финансироваться (со стороны министерства).

2-й тип. Железные дороги страны принадлежат частным компаниям (акционерным обществам), которые самостоятельно управляют каждая своей железной дорогой. Между собой такие железные дороги заключают соглашения о взаимодействии. Каждая железная дорога в этом случае владеет как инфраструктурой, так и подвижным составом. В этом случае государство создает свой регулирующий орган, который может в определенной степени влиять, главным образом, на тарифное регулирование и обеспечение безопасности.

С развитием информационных технологий для повышения уровня оперативного управления группы частных железных дорог стали создавать ассоциации, имеющие в своем составе общий банк информационных данных (погрузка, выгрузка, состояние и распределение вагонного парка, организация ремонта вагонов и т.п.). Ассоциация может включать в себя и железные дороги соседних государств.

Длительное время такую структуру имели железные дороги Великобритании (Англии). Именно по 2-му типу организована работа железных дорог США, которые всегда были частными. Регулирование их работы со стороны государства осуществляется лишь в области тарифов и обеспечения безопасности. Правда, в период 2-й мировой войны осуществлялся и контроль за регулированием подвижного состава для обеспечения срочных воинских перевозок.

Ассоциация американских железных дорог включает в себя и железные дороги Канады и Мексики, создан единый информационный банк данных. Подобный банк данных создан и для железных дорог европейских стран.

При 2-м типе структуры железных дорог осложняются условия регулирования вагонного парка, увеличивается порожний пробег вагонов.

3-ий тип. В одной стране железные дороги могут быть и казенными и частными. Именно так развивались железные дороги в России до 1918 года (до национализации), хотя соотношение между числом казенных и частных железных дорог постоянно менялось.

При 3-м типе структуры железных дорог обязательно существует государственный регулирующий орган с функциями, как и при 2-м типе структуры. Характерна конкуренция не только между частными, но и между частными и государственными железными дорогами. В результате возникает стремление государства в той или иной степени подчинить себе или даже выкупить частные железные дороги. 4-й тип. Разделение железнодорожного транспорта на составные части (инфраструктура, подвижной состав, операторские компании) с ликвидацией железных дорог как единой структуры.

Надо отметить, что лишь в самом начале возникновения железные дороги существовали полностью как единая структура, которой принадлежало все, что связано с железнодорожными перевозками – путь, локомотивы, вагоны, грузовые склады и т.п. Железные дороги не только перевозили грузы, но и осуществляли погрузочно-выгрузочные операции.

Однако уже в первое десятилетие в Англии начал создаваться промышленный железнодорожный транспорт, на погрузочно-выгрузочные фронты которого стали подаваться вагоны железных дорог для погрузки и выгрузки.

С развитием промышленности, особенно химической, потребовались специальные вагоны, которых у железнодорожников не были. Владеть такими специальными вагонами удобнее всего было заводам, выпускавшим специфическую продукцию. Так владельцами части подвижного состава стали заводы. Здесь появились локомотивы, развитое путевое хозяйство.

Железнодорожный транспорт разделился на железные дороги общего пользования и промышленный железнодорожный транспорт.

В 1970-х – 80-х годах железные дороги общего пользования стали делить на составные части. Зачем же решили производить такое деление? Например, в США этот вопрос не нашел поддержки и железные дороги по-прежнему владеют и инфраструктурой и подвижным составом. Да и операторские функции железные дороги выполняют в значительном объеме.

В 1960-1970 годах роль железных дорог в Европейских странах постоянно снижалась. В пассажирских перевозках быстро возрастала роль авиации, а в грузовых – автомобильного транспорта. Политические и финансовые руководители в области транспорта в Европейском Союзе (ЕС), который все больше набирал силу, понимали, что снижение роли железных дорог для Европы невыгодно, т.к. снижался уровень конкуренции на рынке транспортных услуг. В ЕС также понимали, что железные дороги являются экологически наиболее чистым видом транспорта. Одной из причин снижения конкурентоспособности железных дорог признали то, что по сравнению с автотранспортом в железнодорожный тариф входит и плата за инфраструктуру. На автотранспорте содержание шоссейных дорог, как правило, осуществляется за счет государственного бюджета.

Появилась идея: сделать так, чтобы содержание инфраструктуры, как на автомобильном, так и на железнодорожном транспорте осуществлялось за счет государственных средств, а подвижной состав (автомобили на шоссе, вагоны на железной дороге) принадлежали тем, кто хочет осуществлять перевозки. В этом случае в части конкуренции железные и автомобильные дороги должны находиться в равных условиях.

Чтобы реализовать эту идею как раз и требуется, разделить железные дороги на две крупные части – инфраструктуру и подвижной состав. При этом инфраструктурная часть, становится государственной компанией с государственным финансированием, а подвижным составом владеют различные операторы, в основном частные компании.

По этому вопросу ЕС приняло соответствующую директиву, обязывающую государства реализовать этот план. В той или иной степени он выполняется странами ЕС и по рекомендации ЕС и в России. Такой принцип структуры железных дорог принят рядом стран Южной Америки, Африки и Азии.

Однако заметим, что нигде государства не приняли на себя полное финансирование железнодорожной инфраструктуры, поскольку это требует значительного увеличения бюджетных расходов, и, следовательно, не произошло снижения влияния инфраструктурной составляющей на величину железнодорожного тарифа. В тоже время увеличение числа компаний, работающих в области железнодорожных перевозок, безусловно, привело к увеличению штатов, появлению дублирования функций, усложнению условий регулирования вагонов и т.п. Частный капитал, безусловно, поддерживает идею преобразования государственных железных дорог с выделением из их состава отдельных частей и функций, заведомо приносящих прибыль – таких как операторские функции, ремонт инфраструктуры и подвижного состава и т.п.

Методология технологической модернизации системы управления перевозочным процессом

С поступлением на железнодорожный транспорт ЭВМ третьего поколения в начале 80-х годов началось автоматическое воспроизведение на бланке заданной формы графика движения поездов, рассчитанного на ЭВМ. Во ВНИИЖТ была разработана специализированная программа, обеспечившая решение указанной задачи с использованием графопостроителей серии ЕС и серии 222НS производства французской фирмы «Бенсон».

Автоматизированные методы расчета графика движения поездов для двухпутных линий, составленного на максимальные размеры грузового движения при заданном числе пассажирских поездов, получили широкое распространение на сети железных дорог. Затем также во ВНИИЖТ был разработан метод автоматизированного составления параллельного однопутного графика на максимальные размеры движения [162]. Применение ЭВМ позволило оптимизировать интервалы между пассажирскими поездами, рационально устанавливать пункты их скрещения и продолжительность остановок. Опытную эксплуатацию программы автоматизированного расчета и вычерчивания графиков движения поездов для однопутных линий прошли в середине 80-х годов в вычислительных центрах Юго-Западной и Северо-Кавказской железных дорог.

В настоящее время в соответствии с указанием МПС от 9.4.1987 г. № 215у «О создании системы централизованного составления графика движения поездов с использованием ЭВМ» автоматизированная разработка графиков движения поездов на сети железных дорог централизована в ГВЦ ОАО «РЖД» и организована с помощью АРМ инженера-графиста в службах перевозок дорог. Программный модуль комплекса на ПЭВМ обеспечивает работу с базой данных, прокладку поездов на участке, просмотр, корректировку, копирование и удаление элементов данных, печать графика.

Чтобы график движения действительно стал технологической основой эксплуатационной работы, обеспечивающей эффективное использование транспортных средств, необходимо выполнение ряда условий, важнейшим из которых является недопущение на участках большего числа поездов, чем предусмотрено графиком. В настоящей диссертации приведены результаты проведенных автором исследований по выработке условий, обеспечивающих выполнение графика движения, предложены режимы поездной работы и методика регулирования насыщения участков поездами и оптимального распределения поездопотоков на разветвленных полигонах.

Автоматизированная система организации вагонопотоков (АСОВ) является комплексом информационных технологий организации и управления вагонопото-ками, предусматривающая интеграцию системы разработки нормативного плана формирования поездов и динамических систем оперативного управления [20, с. 24].

В разработке АСОВ участвовали ВНИИАС и его Барыбинский филиал, ГВЦ ОАО «РЖД», Московский и Санкт-Петербургский университеты путей сообщения, НТЦ «Комтехтранс» и «Транссистемотехника».

АСОВ предназначена для автоматизации: разработки технологии организации вагонопотоков на уровнях сети и регионов, включая подготовку информационной и нормативной базы с оптимизацией исходных параметров; оперативного управления вагонопотоками в условиях текущей эксплуатации; анализа результатов управления и технико-экономической оценки; исследования характеристик и взаимосвязей системы организации вагонопотоков для разработки решений по ее совершенствованию и развитию [20, с. 24].

В настоящее время в оперативной работе недостаточно управляем процесс формирования составов. На сортировочных станциях без учета реальной ситуации в строгом соответствии с планом формирования построен процесс накопления составов. После такого составообразования часто бывает, что нет необходимого числа локомотивов и локомотивных бригад, и сформированные составы несколько часов простаивают в ожидании отправления со станции. В другое время, наоборот, вызванные локомотивные бригады при наличии локомотивов часто ожидают появления составов.

Диспетчерское регулирование станционных процессов должно максимально использовать перерабатывающую способность станции. Для этого в оперативных условиях необходимо соблюдение соответствия возможностей станций и потребностей в переработке вагонопотоков.

В Институте комплексных транспортных проблем (ИКТП) [58, с. 89], [181, с. 152], Всероссийском научно-исследовательском институте железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ) [10], [141], Всесоюзном научно-исследовательском институте транспортного строительства (ВНИИТС) [158, с.56], Московском государственном университете путей сообщения (МИИТ) [5], [6], [157], Белорусском государственном университете транспорта (БелГУТ) [33], [180], Днепропетровском государственном техническом университете железнодорожного транспорта (ДГТУЖТ) [154] и других организациях выполнены исследования по моделированию производственных процессов на станциях. Моделирование работы станции как системы массового обслуживания, какими являются сортировочные станции, представляет собой имитацию ее технологического процесса во взаимодействии с прилегающими участками.

В перечисленных трудах исследования работы сортировочных станций выполнялись для решения вопросов проектирования и этапного развития станций и узлов, загрузки и потребной мощности устройств, расчета времени нахождения вагонов на станциях и т.д.

Большой вклад в разработку моделей работы сортировочных станций и движения поездов на участке и практическое использованиемоделирования на железнодорожном транспорте сделал П.А. Козлов [58, c. 89].

Развитие автоматизированного рабочего места диспетчера

Прежде всего, разработчики столкнулись с интересным парадоксом. Работу диспетчера нельзя строго формализовать. Действия диспетчеров подчинены складывающейся ситуации, т.е. носят ситуационный характер. Каждая ситуация требует своей информации. Так как в разных ситуациях диспетчеру требуется много разной информации, то напрашивалось максимально использовать имеющуюся базу данных АСОУП. Разработчики ПТК АРМ в этом преуспели и создали огромное количество выходных форм. После чего выяснилось, что диспетчеры благополучно обходятся без многих из них. Был и другой путь создания ПТК АРМ диспетчера: установить функции пользователя, в данном случае диспетчера, разработать технологический процесс их выполнения и определить требуемую при этом информацию.

В настоящее время на информационно-справочном этапе развития диспетчерских центров в АРМ диспетчера содержится только информационно-справочный материал. Рассмотрим, что должно быть разработано на прогнозном и управляющем этапах развития диспетчерских центров для повышения эффективности работы поездных диспетчеров.

На графике исполненного движения поездные диспетчеры отмечают действующие на участках предупреждения об ограничении скорости движения. Они затрачивают много времени, чтобы записать время, место, причину выдачи, ограничение скорости. Но самое главное, что необходимо поездным диспетчерам - как предупреждения влияют на изменение времени хода и скорости движения поездов -отсутствует. А без этого планировать предстоящий пропуск поездов невозможно, так как появляется неопределенность в поездной работе. Ликвидация большого объема рутинной ручной работы и предоставление диспетчерам информации о влиянии предупреждений на время хода и скорость движения поездов реализовано в автоматизированной системе передачи, учета и выдачи предупреждений об ограничении скорости движения поездов, которая внедрена на Московской железной дороге. С помощью АРМа инженера по тяговым расчетам определяется влияние графиковых и сверхграфиковых предупреждений на изменение времени хода поездов по каждому перегону и в целом на участке. В выходной таблице напротив каждого предупреждения указывается вызванное им изменение времени хода всех категорий поездов. Все изменения времени хода поездов суммируются по перегонам и в целом для участка. А это – исходная информация для приведения графика движения к реальной ситуации.

Для автоматизированной корректировки графика движения поездов в АРМе инженера-графиста задается полученное время хода поездов на перегонах с учетом действующих предупреждений и тогда на поле заданного графика движения, соответственно перемещаются «нитки». Таким образом, в АРМе диспетчера автоматизируется планирование пропуска поездов [66, с. 168].

Аналогично на Московской железной дороге автоматизируется разработка диспетчерского расписания для ввода опаздывающих пассажирских поездов в график движения или сокращения их опоздания. Для этого предварительно (с использованием АРМ инженера по тяговым расчетам) строятся таблицы резервов времени хода пассажирских поездов. Резервом является разница времен хода, полученных тяговыми расчетами и заложенными в нормативный график движения. Таблицы резервов времен хода строятся для всех четных и нечетных пассажирских поездов по каждому перегону и в целом для участков. В АРМе инженера-графиста в соответствии с таблицами резервов меняется графиковое время хода опаздывающих пассажирских поездов, и на поле графика движения после автоматического перемещения «ниток» создается диспетчерское расписание их движения. Поездному диспетчеру остается передать приказ станциям и машинисту пассажирского поезда о пропуске пассажирского поезда по диспетчерскому расписанию. Текст диспетчерского приказа разрабатывается, автоматизировано с помощью АРМ диспетчера [66, с. 169].

При развозе местных вагонов вывозными локомотивами, число которых меньше, чем участков местной работы, возникает оптимизационная задача очередности обслуживания участков. Вручную такую задачу решить невозможно. С помощью АРМа диспетчера эта оптимизационная задача может быть решена по различным критериям. Например, по минимуму резервного пробега вывозных локомотивов, минимуму оборота местного вагона, максимуму выгрузки в отчетные сутки, минимуму эксплуатационных расходов и т. д.

Аналогичная задача возникает при обслуживании маневровым локомотивом нескольких станций. В какой очередности обслуживать станции и подавать вагоны на грузовые фронты? С помощью АРМ диспетчера такая оптимизационная задача также решается по различным критериям.

На основании составления плана составообразования, дислокации локомотивов и явки локомотивных бригад сопоставление числа формируемых составов, локомотивов, локомотивных бригад и «ниток» графика и заблаговременное приведение их в соответствие с помощью АРМ диспетчера разработано и внедрено для поездного диспетчера Орехово-Зуевского узла в ДЦУП Московской железной дороги [104, с. 27], [105, с. 22]. Среди оптимизационных задач, которые целесообразно решать в АРМе диспетчера: - регулирование насыщением участков поездами и станций вагонным парком; - регулирование локомотивным и вагонным парком; - распределение поездопотоков на разветвленных полигонах; - перераспределение сортировочной работы между станциями; - управление погрузкой с учетом возможностей последующей выгрузки и образования порожних вагонов; - пономерное прикрепление порожних вагонов к заявкам грузоотправителей; - планирование явки локомотивных бригад на работу; - планирование отправления поездов со станций; - своевременное обеспечение поездов локомотивами; - своевременная постановка локомотивов на ТО и ТР; - установление режимов поездной работы; - эффективность использования обходных путей; - учет влияния различных факторов на скорость движения поездов; - оперативная корректировка графика движения и плана формирования поездов; - планирование пропуска и подвода поездов к станциям, стыковым пунктам, предприятиям, портам; - максимальное использование выгрузочных возможностей грузовых фрон тов, предприятий, портов; - планирование работы транспортных узлов, стыков с другими видами транс порта, промышленными предприятиями и т.д.[66, с. 169]. АРМы диспетчеров должны содержат модели работы станций, участков, разветвленных полигонов сети железных дорог, всех предприятий и звеньев перевозочного процесса, с помощью которых станет возможным прогнозировать развитие эксплуатационной работы, определять влияющие факторы и фактические возможности по пропуску поездов и переработке вагонов, заблаговременно вырабатывать меры по интенсификации работы.

В дни предоставления «окон» сокращение обмена поездов по междорожным стыковым пунктам колеблется от 10 до 30 %. Наименьший съем размеров движения и обмена по стыкам наряду с другими причинами связан с благоприятным расположением «окон» на полигоне дороги, а наибольшие потери поездной работы вызываются неудачным размещением «окон» на дороге. В настоящее время при планировании «окон» на дорогах недостаточно учитывают съем размеров движения поездов на участках и передачи по междорожным стыковым пунктам. А этим процессом можно и нужно управлять путем оптимизации очередности предоставления «окон» и распределения их на полигоне дорог при безусловном предоставлении всех требуемых «окон» и выполнении плана ремонтно-путевых работ. Оптимизация должна осуществляться на стадии годового планирования ремонтно-путевых работ и при необходимости на месяц или более короткие сроки. Результаты планирования целесообразно представлять на АРМ диспетчера и табло коллективного пользования.

Возникновение отказов технических средств и аварийные ситуации вызывают наибольшие трудности в работе диспетчеров. Большой помощью стало бы помещение в АРМ диспетчера алгоритмов действий в нештатных ситуациях. Это позволило бы быстрее находит необходимые документы, более спокойно и четко действовать диспетчеру и всем причастным работникам. То есть, один из разделов АРМ диспетчера должен быть посвящен безопасности движения.

Модель регулирования локомотивным парком

Использование наличной пропускной способности участков во многом зависит от эффективности системы регулирования локомотивным парком. В результате колебаний размеров движения поездов на технических и грузовых станциях периодически возникает превышение то числа составов, готовых к отправлению, над наличием локомотивов, то наоборот. Если система регулирования локомотивного парка не обеспечивает своевременной сбалансированности локомотивов и составов в пунктах их формирования и смены локомотивов, то в первом случае не обеспечивается своевременный вывоз составов со станций и недоиспользуется пропускная способность участков, во втором – непроизводительно используется локомотивный парк.

Основой эффективного регулирования локомотивного парка является наличие достоверного плана составообразования на период времени, который позволяет своевременно осуществить регулировочные меры. На такую же глубину времени требуется и план поездной работы, который дает информацию об изменении дислокации локомотивов. Необходимо различать следующие параметры, по которым должно вестись регулирование локомотивного парка: резервный пробег локомотивов, их перепробег между плановыми видами ремонта, своевременная постановка локомотивов на техническое обслуживание и ремонт, простой готовых к отправлению составов, сокращение объема переработки вагонов на станции и несвоевременный прием поездов.

Процесс регулирования локомотивного парка значительно облегчается, если управляемую систему представить в виде модели. Под моделью следует понимать план обеспечения составов локомотивами и своевременной постановки их на техническое обслуживание, ремонт и экипировку, чтобы он отражал весь ход событий по достижению конечной цели поездной работы при заданных условиях. Система регулирования локомотивного парка состоит из отдельных взаимодействующих между собой составов и локомотивов. Каждый из них имеет свое состояние, которое необходимо для описания их предстоящей работы. Состояние составов и локомотивов со временем может меняться и является очень важным понятием при моделировании поездной работы. В поездной работе одновременно участвует большое число составов и локомотивов и часто возникают ситуации, когда они ожидают друг друга. Согласование во времени и пространстве процессов составообразо-вания и регулирования локомотивного парка представляет сложную задачу. Первым этапом решения этой задачи является описание взаимодействия планов образования составов и обеспечения их локомотивами. Рассмотрим организацию поездной работы на направлении, включающем несколько участков обращения локомотивов, с точки зрения оптимизации подвода поездов и локомотивов к участковым станциям. Как известно, одна из важных функций этих станций - смена локомотивов и локомотивных бригад. В связи с внутрисуточными колебаниями размеров движения в каждый период времени на станцию поступает неодинаковое число поездов различных направлений, и актуальной задачей является минимизация простоя составов в ожидании локомотивов.

Опишем работу железнодорожного направления с помощью плана подвода поездов к техническим станциям. Для описания изменения поездного положения на каждой участковой станции использован «конечный автомат» или теория сетей Петри. Сети Петри разработаны специально для моделирования систем, которые содержат взаимодействующие параллельные компоненты. В нашем случае компонентами являются составы и локомотивы.

В нашем случае множество состояний представляет собой планы составооб-разования с указанием их назначения и подвода поездов к станциям, наличие локо 108 мотивов, следующих резервом, и ожидающих составов. При этом число локомотивов не превосходит числа составов и может быть меньше его. Множество состояний: qb q2,…, qb составляют пары: (0,0), (1,0), (1,1), (—1,0), (—1,1), (2,0), (2,1), (2,2), (—2,0), (—2,1), (—2,2), … . Пара (i, j) означает, что при / 0 на участковой станции находится / составов четного направления без локомотивов и j локомотивов, ожидающих составы нечетного направления, при г 0 на участковой станции находится (-/) составов нечетного направления без локомотивов и j локомотивов, ожидающих составы четного направления. Максимальное значение / определяется максимальным числом составов четного или нечетного направления, которые одновременно могут ожидать локомотивы на участковой станции. состоит из четырех символов: Пчет, Пнеч, +, ", которые означают, что на станцию соответственно прибыли поезда четного (нечетного) направления, локомотивы - резервом из основного депо. " соответствует избытку локомотивов, отправленных резервом на другие станции. Конечный выходной алфавит определяет простой составов и состоит из следующих символов: 0,1, . . , т, где т — максимальный избыток составов одного из направлений. Функция имеет следующий вид: