Оптимизация оперативного управления перевозочным процессом в условиях развития диспетчерских центров
|
Скачать 0.56 Mb.
|
СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИВо введении обоснована актуальность темы, сформулированы задачи исследования и положения, выносимые на защиту, определены предмет исследования и цель диссертационной работы, изложена сущность научной теории управления перевозочным процессом. Первый раздел диссертации посвящен анализу отечественного и зарубежного развития теории и практики оперативного управления железнодорожными перевозками, исследованию условий оптимизации перевозочного процесса. Теория эксплуатации железных дорог начала развиваться в конце 70-х годов XIX века. России принадлежит приоритет в решении многих вопросов обеспечения перевозок. Российские и советские ученые и научные работники внесли большой вклад в совершенствование средств и технологии управления перевозочным процессом и, прежде всего А.А. Аветикян, В.М. Акулиничев, В.И. Апатцев, Е.В. Архангельский, С.А. Бабченко, А.П. Батурин, Б.Ф. Безродный, П.Ф. Бестемьянов, К.А. Бернгард, А.Ф. Бородин, В.А. Буянов, А.В. Быкадоров, И.И. Васильев, Д.В. Гавзов, А.В. Горелик, Г.М. Грошев, П.С. Грунтов, А.В. Дмитренко, Ю.В. Дьяков, Ю.А. Ерохин, М.Т. Иванов, А.Д. Каретников, В.А. Кобзев, В.Е. Козлов, П.А. Козлов, Р.А. Косилов, Ю.А. Кравцов, В.Г. Кузнецов, Г.А. Кузнецов, В.А. Кудрявцев, А.Н. Корешков, Ф.П. Кочнев, В.Ф. Кочнев, Н.Д. Крюков, Э.К. Лецкий, В.М. Лисенков, А.М. Макарочкин, А.С. Мишарин, В.И. Некрашевич, А.Б. Никитин, Б.О. Овсепян, Ю.О. Пазойский, Б.Э. Пейсахзон, А.П. Петров, Г.А. Платонов, А.А. Поплавский, Н.В. Правдин, С.М. Резер, Г.Г. Рябцев, В.В. Сапожников, Е.А. Сотников, К.К. Тихонов, Е.М. Тишкин, Л.П. Тулупов, А.К. Угрюмов, А.Н. Фролов, А.Д. Чернюгов, В.А. Шаров, Д.В. Шалягин, И.Н. Шапкин, В.И. Шелухин, М.И. Шмулевич, В.Г. Шубко и другие. На отечественном железнодорожном транспорте оперативное руководство перевозочным процессом организовано на основе централизованной системы диспетчерского управления. Завершено создание диспетчерских центров управления перевозками на всех железных дорогах и в ОАО «РЖД». Современное оперативное управление перевозочным процессом на железных дорогах составляют: график движения поездов, организация вагонопотоков, организация работы станций, использование пропускной и провозной способности, местная работа, техническое нормирование перевозок, оперативное планирование эксплуатационной работы, диспетчерское руководство, автоматизированные системы управления и информационные технологии. В диссертации сделан анализ их современного состояния и рассмотрены пути совершенствования. Созданы все предпосылки для перехода от информационно-справочного этапа развития диспетчерских центров к прогнозному и управляющему этапам, которые связаны с широким применением моделирования эксплуатационной работы. Эффективно управлять такой сложной системой как перевозочный процесс железнодорожного транспорта, невозможно без моделирования, обеспечивающего прогноз эксплуатационной работы. Таким образом, с использованием моделирования в оперативном управлении перевозками связано повышение эффективности деятельности ОАО «РЖД» и удовлетворение рыночного спроса на перевозки. Отсутствие в настоящее время управления многими элементами перевозочного процесса свидетельствует о том, что нормативных и технологических документов недостаточно для создания эффективной системы оперативного управления. Возникающие трудности в эксплуатационной работе железнодорожного транспорта вызваны несоответствием потребностей и возможностей участков, станций, грузовых фронтов, обеспечения составов локомотивами и т.д. Потребности заблаговременно не приводятся в соответствие с возможностями. Основная причина - диспетчерский аппарат преимущественно фиксирует прошедшие и происходящие события, повлиять на которые уже невозможно. Сменно-суточное планирование эксплуатационных показателей в основном исходит не из реальных возможностей станций, отделений, железных дорог, а выполнения нарастающим итогом с начала месяца количественных и качественных показателей. С созданием диспетчерских центров и широким использованием информационных технологий проявилась необходимость в совершенствовании принципов и технологии оперативного управления перевозочным процессом. При этом следует учитывать противоречия: между потребностями перевозочной работы и возможностями использования участков, станций, грузовых фронтов; нормативными условиями и реальными ситуациями; сменно-суточным планированием, исходящим из выполнения показателей нарастающим итогом за плановый период, и требованиями к оптимальному использованию транспортных средств и устройств; эксплуатационными показателями и финансово-экономическими результатами работы железнодорожного транспорта; применением вычислительной техники для передачи информационно-справочных материалов и возможностями использования ее в диспетчерском руководстве перевозочным процессом для анализа, прогнозирования и оптимального управления; фиксированием диспетчерами прошедших и происходящих событий и управлением предстоящей работой. Существующие противоречия определили проблему исследования, суть которой состоит в выявлении новых подходов к принципам и совершенствованию технологии оптимального оперативного управления перевозочным процессом на основе моделирования предстоящей работы; решения оптимизационных задач; создания оптимальных условий работы участков, станций, грузовых фронтов; заблаговременного приведения в соответствие потребностей и возможностей. Второй раздел посвящен развитию диспетчерских центров и автоматизированных рабочих мест диспетчеров, моделированию перевозочного процесса. На всех железных дорогах и в ОАО «РЖД» созданы оснащенные современной вычислительной техникой центры управления перевозками и местной работой, получили развитие информационные технологии, но нет прогресса в создании систем планирования и принятия решений. Поэтому в диссертации определены этапы развития диспетчерских центров: Первая очередь (информационно-справочная) – автоматизация сбора информации и отображение поездной ситуации в реальном времени; Вторая очередь (прогнозная) – моделирование развития эксплуатационной работы на несколько часов вперед; Третья очередь (управляющая) – автоматизация принятия решений по недопущению затруднений в поездной работе и оптимизации регулировочных мер. Информационно-справочный этап реализует автоматизацию рутинных операций, т.е. освобождает диспетчеров от сбора и фиксирования информации. Прогнозный этап предусматривает моделирование развития эксплуатационной работы на несколько часов вперед, что позволит диспетчерам сопоставить возможности и потребности пропуска поездов, переработки вагонов на станциях, обеспечения составов локомотивами и локомотивными бригадами, развоза и выгрузки вагонов и т.д. В процессе сопоставления заблаговременно выявится несоответствие возможностей и потребностей, что в настоящее время и приводит к затруднениям в эксплуатационной работе. На управляющем этапе развития диспетчерских центров решается основная задача диспетчерского аппарата по приведению в соответствие заблаговременно выявленного несоответствия возможностей и потребностей. В диссертации сформулированы требования к задачам, которые должны содержаться в АРМ диспетчеров, и определены методы их решения. Исследования показали, что в таких сложных системах, как железнодорожный транспорт, невозможно организовать оптимальное управление, не имея адекватной математической модели. С помощью моделей работы станций, перегонов, участков, линий, направлений можно планировать предстоящую работу, заблаговременно выявлять затруднения и несоответствия, регулировочными мерами устранять препятствия и вырабатывать управляющие решения. Весь перевозочный процесс разделен на отдельные процессы и объекты и для них определены первоочередные модели. Среди процессов выделены: накопление составов; регулирование локомотивным парком; организация выгрузки; обеспечение погрузки; управление вагонным парком, движение поездов на участке и разветвленном полигоне. Среди объектов в первую очередь выделены: сортировочные станции и железнодорожные узлы; грузовые фронты, включая крупные промышленные предприятия, порты, погранпереходы; участки и перегоны; локомотивные депо; сеть железных дорог и регионы. Третий раздел посвящен результатам исследования организации движения поездов на участках и разветвленных полигонах железных дорог, развитию теории и технологии оперативного управления движением поездов, регулированию парком порожних вагонов. В результате анализа закономерностей организации движения поездов предложено следующим соотношение: n = λv, (1) где n - интенсивность движения, поездов/ч; λ - плотность потока, поездов/км; v - скорость движения поездов, км/ч. С ростом плотности потока поездов интенсивность увеличивается до максимального значения, соответствующего наличной пропускной способности участка. Дальнейшее увеличение плотности потока поездов приводит к снижению скорости движения и интенсивности.  Рис. 1. Реакция участка на изменение интенсивности потока поездов О необходимости определения пропускной способности не в разрезе (сечении), а на всем протяжении участка свидетельствует изменение реакции участка на различные размеры движения поездов. Эта реакция прослеживается через взаимосвязь интенсивностей входящего потока поездов и выходящего с участка транзитного потока. Полученная зависимость интенсивностей входящего и выходящего потоков приведена на рис. 1. Начальный участок этой зависимости может быть аппроксимирован линейной функцией и соответствует положительной реакции участка на возрастание интенсивности входящего потока поездов, т. е. любое увеличение входящего потока приводит к возрастанию выходящего потока. Участок сохраняет положительную реакцию до тех пор, пока не будет достигнуто состояние насыщения поездами. После этого дальнейшее увеличение интенсивности входящего потока поездов практически не приводит к возрастанию выходящего потока. При достижении состояния перенасыщения любое увеличение интенсивности входящего потока поездов сокращает размер выходящего потока. Последнее обстоятельство имеет место в тех случаях, когда с ростом числа поездов на участке быстро увеличивается плотность их размещения, следование на зеленое показание светофора все чаще сменяется на желтое и красное (рис. 2). В среднем скорость движения поездов на желтый  Рис. 2. Зависимость доли (р) блок-участков, пройденных поездами на зеленый (1), желтый (2) и красный (3) сигналы светофоров, от уровня заполнения участка поездами (γ). сигнал светофора на 30%, а на красный - на 60% ниже, чем на зеленое показание светофора. В результате из-за увеличения времени хода tx поезда, отправленные на участок (рис. 3), за период времени Т не успевают прибыть на  Рис. 3. Фрагмент графика движения поездов. конечный пункт за расчетный период. Это имеет большое практическое и теоретическое значение. На рис. 3 показано, что увеличение числа поездов на участке сверх максимального графика не только не способствует увеличению размеров движения, но не позволяет выполнить нормативы графика и ухудшает использование пропускной способности участка. Поскольку увеличение плотности потока поездов приводит к уменьшению скорости движения, функциональная форма выражения (1) будет иметь вид n(λ) = λv(λ). (2) Поддержание оптимальной плотности потока поездов на участках должно стать главной задачей управления поездной работой, что и позволит эффективно использовать пропускную способность инфраструктуры и подвижной состав. Моделированием движения поездов установлено, что увеличение плотности потока вызывает разницу интервалов между поездами на входе и выходе с участка (рис. 4).  Рис. 4. Влияние плотности потока на средний интервал между поездами на входе (1) и выходе (2) с участка. Исследовано влияние изменения числа приемо-отправочных путей на станциях участка на максимальную интенсивность движения поездов, покажем на примере однопутного участка А-Б, на котором имеется 11 раздельных пунктов (рис. 5). Под каждым раздельным пунктом указано число приемо-отправочных путей. Перегон г-д - ограничивающий (лимитирующий пропускную способность). На участке А-Б максимальная интенсивность движения составляет 33 пары поездов. При ликвидации или длительной занятости поездом одного приемо-отправочного пути на станции г максимальная интенсивность движения на участке снизится до 23 пар поездов. Если же исключить из поездной работы один путь на станциях ж или и, то максимальная интенсивность движения соответственно будет равна 32 или 28 парам поездов, а при одновременном уменьшении числа путей на станциях г и ж составит 23 пары поездов, так же как и при занятии пути только на станции г. Одновременное исключение из поездной работы по одному пути на станциях г и д вызовет снижение максимальной интенсивности движения до 20 пар поездов. Если дополнительно закрыть один путь еще и на станции ж, то она не изменится. Из этого анализа видно, как на пропускную способность конкретного участка влияет исключение из поездной работы различного числа приемо-отправочных путей на станциях при плановом ремонте, внезапной неисправности, занятии путей группой вагонов, хозяйственными поездами и др.  Рис. 5. Схема участка А—Б. Определено допустимое насыщение участков поездами и установлено, как перенасыщение влияет на эксплуатационную работу. Насыщение участков поездами целесообразно оценивать соотношением вместимости перегонов и приемо-отправочных путей станций (Е) и размера вагонного парка (Р), который может одновременно находиться на них: φуч = Е/Р. На рациональное насыщение участков поездами влияют период графика и коэффициент пакетности (на однопутных линиях), интервалы попутного следования (на однопутных и двухпутных линиях), участковая скорость движения грузовых поездов, коэффициенты съема и число пассажирских и сборных поездов. Все это учитывается технически допустимым уровнем загрузки участков γ (рис. 6).  Рис. 6. Зависимость плотности потока грузовых поездов g от размеров пассажирского движения nпс при различном числе сборных поездов nсб на однопутном участке. Как изменяется рациональное число грузовых поездов, которые одновременно могут находиться на участке при различном числе пассажирских поездов, видно на рис. 7. На этом же рисунке показано изменение рационального соотношения вместимости путевого развития и размера вагонного парка в грузовых поездах φрац на однопутном участке в зависимости от размеров пассажирского движения.  Рис. 7. Влияние пассажирских поездов nпс на рациональное ко- личество грузовых поездов n, одновременно находящихся на участке, и на jрац. Большое практическое значение имеет установление оптимальной загрузки участка поездами, определяемой отношением рационального числа поездов, одновременно находящихся на участке, к максимально возможному. Установлено влияние интенсивности потока поездов и максимально допустимой скорости движения поездов на среднее число поездов, одновременно находящихся на участке (рис. 8), и на загрузку участка (рис. 9). Сплошные и пунктирные линии на рис. 8 и 9 соответствуют интенсивности движения на входе и выходе с участка. На рис. 9 кривая, соединяющая точки начала отклонения интенсивности входящего и выходящего потоков, определяет оптимальную загрузку участка поездами. Как и все результаты моделирования, эти также получены для конкретных условий поездной работы и на других участках могут отличаться.  Рис. 8. Зависимость числа поездов, одновременно находящихся на участке, от интенсивности и максимально допустимой скорости движения.  Рис. 9. Влияние интенсивности и максимально допустимой скорости движения поездов на загрузку участка. При разработке графика движения поездов необходимо оптимизировать число "ниток" исходя из минимизации времени нахождения поездов на участке и станции в ожидании отправления  ,где tст - время ожидания готовыми поездами отправления со станции; tуч - время проследования участка поездами. Среднее время ожидания поездами отправления со станции равно половине среднего интервала между "нитками" графика tст = = 1440/2 N = 720/ N. Зависимость времени хода поездов по участку от числа использованных "ниток" графика аппроксимируется функцией  ,где a и b - коэффициенты, зависящие от характеристик участка (длины, профиля пути, числа путей на станциях и т. д.). Для определения оптимального числа "ниток" требуется найти минимум T(N), который определяется решением уравнения T'(N) = 0 или  . (3)Уравнение (3) является трансцендентным и, следовательно, в общем виде не имеет аналитического решения. Поэтому для его решения использовано имитационное моделирование движения поездов на участке. На рис. 10 видно, что с увеличением размеров движения возрастают затраты времени па проследование участка поездами, но при этом сокращается время ожидания отправления поездов со станции формирования. Минимум суммарных затрат времени (точка А) определяет оптимальное число "ниток" в графике движения, которые целесообразно использовать. Проекция точки А на ось абсцисс (точка А1) дает оптимальное распределение между числом используемых Nопт и резервных Nр "ниток" графика движения.  Рис. 10. График функций затрат времени на проследование участка поездами (1), ожидание отправления поездов со станций формирования (2) и суммарных (3). Исследования процесса накопления составов с помощью моделирования, проведенные на крупнейших сортировочных станциях, показали, что значительное увеличение глубины планирования составообразования может быть достигнуто за счет перехода к комплексному планированию одновременно на нескольких сортировочных станциях. При этом составообразование планируется в два этапа. На первом этапе план составообразования составляется, как и прежде, для каждой станции. А на втором этапе план составообразования каждой станции рассматривается как дальний подход к другим, процесс моделирования продолжается и достигается глубина планирования составообразования до 30 часов, которая необходима для организации вызова локомотивных бригад под конкретные поезда и повышения достоверности планирования размеров движения поездов на стадии разработки сменно-суточного плана. В связи с различными нормами веса поездов и длиной составов в четном и нечетном направлениях, преобладанием размеров движения в одном направлении возникает непарность движения поездов на однопутных линиях. Коэффициент непарности определяется отношением меньшего числа грузовых поездов на направлении n'гр к числу поездов другого направления n''гр bн = n'гр/ n''гр, 0 < bн ≤ 1. |
Похожие:
 |
Документация о закупке том II «Автоматизированная система управления технологическим процессом врну (на условиях «под ключ»)» |
|
Техническое задание на выполнение работ по теме: Создание, включая... Создание, включая проектирование автоматизированных центров контроля и надзора на транспорте (на базе существующих дежурно-диспетчерских... |
|
Документация о закупке том II «Автоматизированная система управления технологическим процессом нпс совхозная Самарское рну. Техническое перевооружение. (на условиях... |
 |
Концепция создания Ситуационного и Контакт-центров и развития Системы... Концепция создания Ситуационного и Контакт-центров и развития Системы управления эксплуатацией Федерального казначейства (далее –... |
|
Место выполнения работ, оказания услуг «Автоматизированная система управления технологическим процессом нпс "Микунь", Ухтинское рну. Техническое перевооружение (на условиях... |
|
Расшифровка подписи Контракты на право оперативного управления нежилым фондом, свидетельство на право оперативного управления, документ на право пользования... |
|
«Пути развития экспорта в условиях кризиса: снижение рисков по вэд... Алтайского краевого центра координации поддержки экспортно ориентированных субъектов малого и среднего предпринимательства (цпэ)... |
|
Перечень имущества, являющегося государственной собственностью Ярославской... Ярославской области Великосельского специального (коррекционного) детского дома и закрепляемого на праве оперативного управления... |
|
Конспект лекции на тему: Информационное обеспечение оперативного... Основой информационного обеспечения оперативного планирования поездной и грузовой работы дирекций управления движением являются комплексы... |
|
Оптимизация структуры капитала ОАО «уралкалий» Оптимизация структуры капитала компании является одной из ключевых и, в то ж время, сложных задач, решаемых в области корпоративных... |
|
Оптимизация структуры капитала ОАО «уралкалий» Оптимизация структуры капитала компании является одной из ключевых и, в то ж время, сложных задач, решаемых в области корпоративных... |
|
Методические рекомендации по оборудованию и организации работы оперативной... Мчс россии по субъектам Российской Федерации по подготовке и организации работы оперативной группы и подвижного пункта управления... |
|
Школьный тест умственнного развития (штур) Школьний тест умственного развития (штур) предназначен для диагностики умственного развития учащихся подросткового к юношеского... |
|
Администрации первомайского муниципального района Правительства Российской Федерации от 27. 05. 2005г №335, в целях координации действий дежурных и дежурно – диспетчерских служб,... |
|
Техническое задание На 88 листах «Единый центр оперативного реагирования» Единых дежурных диспетчерских служб (далее кса ецор) пилотных муниципальных образований... |
|
Техническое задание Выполнение работ по дооснащению единых дежурно-диспетчерских... Выполнение работ по дооснащению единых дежурно-диспетчерских служб муниципальных образований Нижегородской области и ведомственных... |