Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние теории и практики оперативной организации вагонопотоков на полигоне железной дороги 13
1.1. Исследование характеристик вагонопотоков и их влияния на работу станций 13
1.2. Развитие теории оперативного управления вагонопотоками на полигонах железных дорог России 25
1.3. Практический опыт и исследования проблемы текущего планирования поездообразования на технических станциях 32
1.4. Анализ организационно-функциональной структуры оперативного управления вагонопотоками на полигоне 39
1.5. Постановка проблемы. Цель и задачи исследования 45
Выводы по 1 главе 57
2. Исследование технологических параметров и взаимосвязей в системе оперативного управления вагонопотоками 59
2.1. Исследование целесообразности комплексного расчета плана поездной работы расчетных станций полигона 59
2.2. Методика расчета динамических оценок составов в подсистемах приема и отправления расчетных станций 71
2.3. Технологическая постановка задачи формирования, включения в поезда и обработки на станции назначения групп поездных элементарных назначений 84
2.3.1. Исследование целесообразности дифференциации вагонопотоков по эксплуатационным признакам 84
2.3.2. Метод формирования групп повышенной транзитности 88
2.3.3. Метод формирования групп с угловым вагонопотоком 95
2.3.4. Метод формирования групп из вагонов, запрещенных к роспуску с горки или пропуску через горку 99
2.3.5. Метод формирования групп из вагонов с номенклатурным грузом 100
Выводы по 2 главе 101
3. Методика решения задач оперативного управления вагонопотоками 103
3.1. Разработка планов приема поездов и внутристанционных передач на расчетные станции полигона управления 103
3.2. Расчет очередности расформирования составов на основе динамических оценок составов по прибытию 115
3.3. Расчет проекта плана составообразования и отправления поездов 119
3.3.1. Принципиальный порядок расчета проекта текущего плана составообразования и отправления поездов на полигоне железной дороги. 119
3.3.2. Расчет времени готовности к отправлению организованных поездов и определение их динамических оценок на нитки графика 126
3.3.3. Расчет вариантов образования составов и определение их динамических оценок по отправлению на все возможные нитки графика..132
3.3.4. Прикрепление составов к ниткам графика движения 141
3.4. Метод контроля, анализа и диспетчерского регулирования при реализации плана составообразования и отправления поездов 143
Выводы по 3 главе 154
4. Технология автоматизированного оперативного управления вагонопотоками на полигоне дороги 156
4.1. Обоснование перераспределения и видоизменения функций диспетчеров при текущем планировании и реализации плана составообразования и отправления поездов в условиях применения автоматизированной технологии 156
4.2. Информационное обеспечение 165
4.3. Основные требования к технологии автоматизированного оперативного управления вагонопотоками на полигоне железной дороги 173
4.4. Апробация методов оперативного управления вагонопотоками на полигоне железной дороги 177
Выводы по 4 главе. 181
Заключение 183
Список использованной литературы 186
- Развитие теории оперативного управления вагонопотоками на полигонах железных дорог России
- Анализ организационно-функциональной структуры оперативного управления вагонопотоками на полигоне
- Методика расчета динамических оценок составов в подсистемах приема и отправления расчетных станций
- Расчет очередности расформирования составов на основе динамических оценок составов по прибытию
Введение к работе
В последние годы на сети железных дорог России происходят существенные изменения в системе оперативного управления перевозочным процессом. Появление новых технических средств, а также стремительное развитие автоматизированных информационных систем создало предпосылки для концентрации диспетчерского управления поездной и грузовой работой. На всех железных дорогах созданы и успешно функционируют Диспетчерские центры управления, запущена в промышленную эксплуатацию первая очередь Центра управления перевозками ОАО «РЖД». На уровне отделений создается сеть Центров управления местной работой, призванных сконцентрировать оперативное управление местной работой.
Созданная и развиваемая структура управления перевозками, обогащенная комплексом автоматизированных информационно-справочных систем, позволяет существенно расширить горизонты и глубину оперативного управления вагонопотоками. Удлиняются диспетчерские круги, участки работы локомотивов и локомотивных бригад, гарантийные участки технического обслуживания и коммерческого осмотра составов поездов. Устраняются межотделенческие и междорожные стыковые пункты, повышается вес и длина формируемых поездов. Современный уровень достоверности вагонных моделей позволяет точнее и детальнее оценивать и прогнозировать варианты поездообразования и текущего управления вагонопотоками для станций, узлов и полигонов на основе индивидуальных характеристик каждого вагона.
Тем не менее, современный этап развития отрасли характеризуется значительным усложнением практики оперативного управления вагонопотоками. Ужесточаются требования клиентуры по срокам доставки грузов, усиливаются требования по соблюдению безопасности движения поездов. Дифференциация вагонного парка по принадлежности железнодорожным администрациям стран СНГ и Балтии, а также передача вагонов инвентарного
парка ОАО «РЖД» в аренду и собственность предприятиям и операторским компаниям предъявляют особые требования к работе с таким подвижным составом. Дефицит вагонов некоторых родов в рабочем парке ОАО «РЖД» обуславливает необходимость ускорения оборота вагонов именно дефицитных родов. Эти и другие причины требуют совершенствования существующих, разработку и внедрение в практику новых методов оперативного управления вагонопотоками.
,jl Главным направлением в развитии технологии оперативного управ-
ления перевозочным процессом является гибкое приспособление к динамично изменяющейся конъюнктуре грузопотоков при соблюдении жестких «правил игры», обусловленных ограниченностью используемых ресурсов и направленных на минимизацию эксплуатационных затрат. Этого можно достичь путем использования детализированных и достоверных данных о каждом объекте управления, полученных автоматически (или с минимальным ручным вводом) в реальном масштабе времени на всех уровнях управления, а
А также применения вариативных нормативов, объективно соответствующих
складывающейся оперативной ситуации. При этом главенствующая роль при выборе вариантов решений должна принадлежать экономическим показателям.
Современная практика оперативного управления вагонопотоками на линейном уровне основывается на «ручном» выполнении всех операций (т.е. по телефону, лично в устной форме, с использованием «карандаша и бумаги») процесса управления (сбор и переработка исходной информации, приня-
Щг тие решения, выдача приказов исполнителям, контроль и анализ выполнения
приказов) с частичным использованием автоматизированных информационно-справочных систем большим количеством работников, как диспетчерского персонала, так и руководства подразделений железных дорог на всех уровнях управления.
Как известно, физиологические возможности человека ограничены по скорости и качеству приема, переработки и выдачи информации. Таким образом, «лицо, принимающее решение» (ЛПР) не в состоянии в оперативном режиме работы использовать точные математические методы для оценки, планирования, реализации и анализа последействия при управлении перевозочным процессом. Получая информацию, необходимую для выполнения операции процесса управления, ЛПР в соответствии со своей квалификацией отбирает только самую важную (на его субъективный взгляд) информацию, логически обрабатывает ее и, после принятия решения, не всегда своевременно и точно вырабатывает управляющее воздействие. Таким образом, в оперативной работе диспетчерского аппарата и руководителей подразделений железных дорог существенно преобладают экспертные методы управления перевозочным процессом, обусловленные квалификацией, а также физическим и эмоциональным состоянием работников.
Кроме этого, ограниченные возможности человека обуславливают масштаб и степень детализации решаемых задач, которые, как правило, не совпадают с технологическими параметрами. Вынужденное искусственное уменьшение масштабности задач вызывает дополнительные потери из-за необходимости согласования решений между работниками смежных звеньев, в том числе с привлечением вышестоящих курирующих руководителей. Кроме того, с увеличением количества ЛПР возрастает сложность координации и синхронизации процессов управления, как при горизонтальном, так и при вертикальном взаимодействии ЛПР. Сложность координации и синхронизации процессов управления усугубляется тем, что каждое ЛПР по итогам работы отвечает за выполнение определенного набора показателей, поэтому в течение работы он стремится максимально выполнить «свои» показатели, не заботясь о влиянии принимаемых решений на работу смежных звеньев. Более того, нередки противоречия в интересах ЛПР разных уровней управления. Например, формирование поездов повышенной транзитности не выгод-
8 но станции их формирования, но экономически целесообразно в масштабе дороги или региона.
Актуальность проблемы недостаточной эффективности современной системы оперативного управления перевозочным процессом обостряется в условиях рыночных отношений при отсутствии финансирования отрасли из государственного бюджета и в условиях политики сдерживания тарифов на железнодорожные перевозки правительством России.
На рубеже тысячелетий при устойчивом росте объемов перевозок обнаружилась острая нехватка пригодного подвижного состава. Невозможность пополнения вагонного парка до размеров, соответствующих объему и номенклатуре перевозок, только за счет внешних и внутренних инвестиций также диктует необходимость поиска решений по совершенствованию системы оперативного управления перевозками, направленную на ускорение оборота вагонов, увеличение производительности работы локомотивов и локомотивных бригад, уменьшение эксплуатационных расходов.
Как известно, оперативное управление включает в себя суточное, сменное и текущее планирование поездной и грузовой работы подразделений железнодорожного транспорта, а также контроль, анализ и диспетчерское регулирование реализуемых планов.
В данной диссертационной работе разработаны методы для разработки текущих планов поездной работы расчетных станций полигона для трехуровневой структуры управления: Диспетчерские центры управления железных дорог - Центры управления местной работы отделений железных дорог - Станции. Внедрение этих методов улучшит оперативное управление вагонопотоками и ускорит их продвижение за счет:
применения в расчетах алгоритмов с высоким быстродействием в реальном масштабе времени и с возможностью в диалоговом режиме задавать направления расчетов и корректировать полученные результаты;
увеличения масштаба и степени детализации решаемых задач, что позволит не только увеличить количество взаимно координируемых объектов управления, но и сократить количество ЛПР, увеличивая производительность труда каждого оставшегося;
увеличения эффективности принимаемых решений, определяемых в соответствии с единым для полигона критерием управления, устраняющим несогласованность критериев управления горизонтальных и вертикальных элементов системы оперативного управления перевозками.
Кроме того, разработана методика контроля и анализа реализации текущего плана составообразования и отправления поездов с выбором рекомендаций по регулированию для диспетчеров дорожного и линейного уровней управления в зависимости от анализа выявленных отклонений и степени их влияния на выполнение плана.
На защиту выносятся следующие основные результаты работы:
обоснование необходимости комплексного расчета текущего плана поездной работы для всех расчетных станций полигона с определением принципов порядка выполнения расчета;
метод построения технологических цепочек следования вагонов в пределах полигона управления на основе расчетов текущих планов составообразования и отправления поездов и местной работы;
методика расчета динамических оценок составов (т.е. затрат, связанных с простоями составов и текущим выполнением срока доставки на расчетной станции на конкретный момент времени) в подсистемах прибытия и отправления на расчетных станциях;
методика решения задачи накопления, формирования и включения в состав поезда групп вагонов с определенными эксплуатационными признаками, с описанием технологии работы с этими группами на станциях назначения поездов;
метод планирования приема поездов и внутристанционных передач на расчетные станции полигона с распределением приема составов по сортировочным системам двусторонних станций, паркам и группам путей;
метод определения очередности расформирования составов на ос
нове их динамических оценок по прибытию (т.е. на основе сравнения затрат,
связанных с выполнением доставки и простоя составов от прибытия до рас
формирования) и оперативными возможностями станций по отправлению
Ф поездов;
методика и алгоритмы расчета текущего плана составообразования на полигоне на основе вариантного плана формирования поездов в зависимости от мощности струй вагонопотоков и динамики их прибытия в течение планируемого периода;
метод прикрепления составов к ниткам графика на основе динами
ческих оценок составов по отправлению (т.е. определения затрат, связанных
с просрочкой доставки груза и простоя составов от готовности к отправле-
^ нию и до отправления);
методика контроля, анализа и диспетчерского регулирования при реализации плана составообразования и отправления поездов на полигоне;
исследование целесообразности перераспределения функций между уровнями управления при текущем планировании и реализации плана поездной работы расчетных станций полигона;
технология автоматизированного текущего планирования составо
образования и отправления поездов с прикреплением локомотивов и бригад
ф при взаимодействии дорожного и линейного уровней управления.
Данные теоретические результаты использованы в разработанных с участием автора и утвержденных МПС России нормативно-методических документах: «Инструкции по оперативному планированию поездной и грузовой работы» [88], «Типовом технологическом процессе работы сортировоч-
ной станции» [101], «Временных инструктивно-методических указаниях по оперативной организации вагонопотоков в групповые поезда» [84].
Ряд положений вышеперечисленных методов нашел отражение в Технологических процессах работы единых диспетчерских центров управления перевозками Приволжской, Горьковской и Красноярской железных дорог.
В 2001 году совместно с научно-техническим центром (НТЦ) «Транссистемотехника» началась разработка комплекса задач «Текущее планирование составообразования и отправления поездов» («ТПСОП») и в сентябре того же года первая очередь была представлена на сетевой школе в составе Муромской АСУ линейным районом.
Согласно указанию ЦД МПС станции Бекасово-сортировочное и Инская являются головными объектами для внедрения комплекса задач «ТПСОП». В октябре 2001 года была произведена установка программных средств первой очереди на станции Бекасово-сортировочное, а в декабре 2002 года - на станции Инская. Осуществлена серия расчетов в реальном масштабе времени в параллельном режиме с работой диспетчерских смен станции. Произведен анализ результатов работы станции и рассчитанных планов, который в целом показал работоспособность комплекса задач.
В процессе отладки обозначился спектр вопросов, требующих дальнейшего развития. В большей степени это выразилось в необходимости наращивания сервисных возможностей программного продукта. Сложная организация поездной работы станции и многовариантность складывающейся на ней поездной обстановки требуют разработки дополнительных и совершенствования действующих функций подсистемы. В качестве перспективных показали себя функции, основанные на расстановке системы приоритетов диспетчерским персоналом и позволяющие не только максимально подстраиваться под конъюнктуру поездной ситуации в рамках существующих
12 ограничений, но и направлять ее в нужное русло с помощью экономических критериев.
Кроме того, при создании второй и третьей очередей комплекса задач необходимо уделить повышенное внимание разработке автоматизированных функций, позволяющих детально раскрыть способы выполнения рассчитанного плана. Мало рассчитать рациональный план, необходимо подробно и своевременно указать каждому исполнителю рациональный порядок его действий для наилучшего выполнения этого плана. Разработка функций контроля и анализа позволит не только подсказывать исполнителям об угрожающих отклонениях в ходе реализации плана, но и предлагать регулировочные меры, направленные на компенсацию выявленных отклонений.
Разработан и утвержден ЦД МПС ряд технологических документов по проектированию вышеуказанного комплекса задач, которые приведены в приложении 1. Активное участие в работе принимали специалисты НТЦ «Транссистемотехника» Пастухов В.Б. и Будрик К.Г.
В настоящее время комплекс задач «ТПСОП» установлен на 20 станциях сети: Инская, Бекасово-сортировочное, Орехово-Зуево, Плеханово, Муром, Юдино, Агрыз, Горький-сортировочный, Лянгасово, Рузаевка, Сызрань, Красноярск-Восточный, Тайшет, Коршуниха, Анисовка, Аткарск, Верхний Баскунчак, Имени Максима Горького, Сенная, Аксарайская-2. На головных объектах - станциях Бекасово-сортировочное и Инская - комплекс задач «ТПСОП» находится в промышленной эксплуатации.
Практическая реализация результатов работы в рамках АСУ показала несомненную жизнеспособность и эффективность комплекса задач текущего планирования составообразования и отправления поездов.
Развитие теории оперативного управления вагонопотоками на полигонах железных дорог России
В настоящее время в арсенале эксплуатационной теории и практики существуют эффективные методы оперативного управления вагонопотоками, которые позволяют не только определять объемы предстоящей поездной ра боты, но и разрабатывать способы ее выполнения. Теоретическим базисом диссертационного исследования послужи ли труды: Аветикяна М.А., Александрова А.Э., Архангельского Е.В., Апат цева В.И., Бернардо дель Рио, Бернгарда К.А., Бородина А.Ф., Буянова В.А., Буяновой В.К., Варгина С.Н., Ветухова Е.А., Волкова B.C., Гершвальда А.С., Елисеева С.Ю., Иловайского Н.Д., Каретникова А.Д., Климанова B.C., Коз лова В.Е., Козлова П.А., Костенко О.А., Крюкова Н.Д., Кузнецова Г.А., Ле вина Д.Ю., Лермана В.Д., Лещинского Е., Макарова В.М., Мартынова И.М., Мухамедова Г.А., Невзорова А.В., Некрашевича В.И., Олешко Г.И., Пархо . менко Н.В., Платонова А.И., Ратина Г.С., Ряшко Б.В., Садикова П.П., Скоро богатько В.В., Соколова П.С., Сотникова Е.А., Сотникова И.Б., Тихомирова И.Г., Тишкина Е.М., Тулупова Л.П., Угрюмова А.К., Харлановича И.В., Шабалина Н.Н., Шавзиса С.С., Шарова В.А. и других исследователей. Одной из важнейших задач оперативного управления вагонопото . ками является регулирование процесса накопления путем организованного подвода вагонов отдельных назначений и их переработки на сортировочных станциях по плану формирования поездов. Как указано в монографии [55]: «Если процесс накопления вагонов предоставлен самотеку, то неизбежны дополнительные потери вагоно-часов за счет нарушения технологических норм простоя между отдельными операциями. ... Наоборот, если сознательно регулируется процесс накопления вагонов, то тем самым предопределяется тот или иной порядок операций, выполнение которых связывается целесообразной схемой подвода групп, переработки и отправления накапливаемых ва гонов, применительно к конкретной, сложившейся ситуации на станциях и участках».
Таким образом, процесс накопления представляет собой комплекс внестанционных и внутристанционных явлений, каждое из которых характе ризуется объективными и субъективными факторами. Внестанционные явле ния процесса накопления представляют собой определенный порядок про движения и подхода групп вагонов формируемых назначений. «Факторы, от которых зависит тот или иной порядок движения струй и подхода вагонов, следовательно, и простой вагонов под накоплением, являясь объективными для работников станции, не являются таковыми для поездных и дорожных диспетчеров и оказываются в такой же мере зависящими от квалификации и оперативного мастерства диспетчеров дорожного уровня, в какой внутри-станционные факторы зависят от оперативного мастерства работников станции» [55].
Также в [55] отмечается, что организованный подвод может ока-заться более эффективным в масштабе нескольких отделений, руководимых дежурными по отделению дороги, главной задачей которых должно быть «...конкретное руководство поездной и сортировочной работой путем выдачи целевых заданий по подводу (поездным диспетчерам) и формированию (станционным диспетчерам) поездов отдельных назначений». Методы оперативного планирования пропуска поездов на двухпут ных направлениях дороги рассмотрены в [75], где представлены комплексы программ, результатом работы которых являются: план-расписание следова Щ ния пассажирских поездов с учетом ввода их в график при наличии опозда ний; график движения грузовых поездов на планируемый период с учетом оперативной обстановки и возможности их приема техническими станциями расчетного направления; очередность приема и расформирования поездов на технических станциях, рациональная увязка поездопотоков. В работах [8 и 42] пропуск поездопотоков по направлениям осуществляется с разрешением конфликтов при определении порядка пропуска поездов путем учета их приоритетности.
Кроме того, автор настоящей диссертации совместно с Тулуповым Л.П. провел исследование возможности использования методики многофакторного оперативного нормирования для расчета дифференцированных перегонных времен хода грузовых поездов, результаты которого приведены в [66]. Применение дифференцированных норм времени позволяет обосновать риск принимаемых решений оперативными работниками. В плане-графике создаются лучшие условия для продвижения тяжеловесных и длинносостав-ных поездов, а также одиночных локомотивов: для каждого из них определяются индивидуальные нормы перегонных времен хода, что способствует увеличению участковой скорости.
Широко рассмотрен [3, 4, 7, 28, 51-53, 58] и применяется на практике прогрессивный метод организации местной работы в узлах и на участках, а также маневровой работы на станциях по взаимоувязанным вариантным графикам. По «твердым» графикам сборных, вывозных и передаточных поездов в сочетании с графиками внутристанционных передач можно заранее установить время прибытия в подсистему расформирования сортировочных станций составов, вагоны которых еще могут находиться под грузовыми операциями. При этом вариантность «твердых» графиков позволяет диспетчерам гибко планировать уборку местных вагонов с точки зрения их «полезности» для процессов накопления.
Высокая динамичность транспортных связей в условиях ослабления централизованной системы планирования перевозок и неизбежных погрешностей прогнозирования величин грузопотоков требуют адаптации графика движения поездов (ГДП) и плана формирования поездов (ПФП) к любым возможным изменениям в период их действия. Согласно [15] организацию движения поездов можно осуществлять по «гибкому» и «твердому» графикам движения. Колебания вагонопотоков по направлениям и назначениям приводят при гибком графике к колебаниям потока поездов, а при твердом - числа вагонов в поездах. Анализ работы при разных системах организации движения показал, что при гибком графике больше амплитуда колебаний вагонопотоков, простои составов в ожидании формирования, обработки и отправления, простои локомотивов и локомотивных бригад, время работы локомотивных бригад, но меньше, чем при твердом графике, пробеги локомотивов. В исследованиях [33, 39, 45, 47, 59, 76] доказано, что наиболее прогрессивным является совмещенный вариантный график движения поездов, который предусматривает: вариантное число расписаний, при котором для учета колебаний по-ездопотоков выделяются категории ниток графика, соответствующие разным размерам грузового движения; вариантную (групповую) специализацию ниток, при которой группа ниток используется для пропуска поездов нескольких назначений плана формирования поездов.
Анализ организационно-функциональной структуры оперативного управления вагонопотоками на полигоне
На железнодорожном транспорте Российской Федерации ведется активная работа по созданию новой системы управления перевозочным процессом, которое должно осуществляться на основе вертикали управления: сетевой центр управления перевозками (ЦУП ОАО «РЖД»); дорожные центры управления перевозками (ДЦУ); центры управления местной работой в отделениях дорог (ЦУМР); станции, локомотивные депо и другие линейные предприятия. ЦУП ОАО «РЖД» является составной частью структуры компании «Российские железные дороги». Его назначение - организация и оперативное руководство перевозочным процессом на сети железных дорог России в целях максимального удовлетворения платежеспособного спроса на пассажирские и грузовые перевозки с обеспечением высокого качества предоставляе мых транспортных услуг при достижении необходимого для развития отрас ли уровня рентабельности [27].
Дорожный центр управления оперативно подчинен ЦУП ОАО «РЖД», и на него возлагается управление перевозками в пределах дороги: сменно-суточное и текущее планирование перевозок; организация поездной работы; управление погрузочными ресурсами с обеспечением выполнения сетевых регулировочных заданий; управление тяговыми ресурсами. Полигон управления дороги в ДЦУ, как правило, разбивается на районы управления, каждый из которых содержит как минимум одну сортировочную станцию и включает в себя одно или более отделение дороги.
Основными задачами центра управления местной работой в составе отделения дороги являются: взаимодействие с отправителями и получателями грузов на территории линейного района; управление местной работой линейного района с обеспечением установленных нормативов времени оборота местных вагонов; организация передачи грузов между государствами и другими видами транспорта, взаимодействие с портами, таможенными органами и др.; взаимодействие с вагонным депо и его подразделениями по неисправным вагонам, организация подготовки составов под погрузку.
А.С. Гершвальд предложил в [23] рассматривать управление перевозочным процессом как двухуровневую систему: станционный и межстанционный уровни. В качестве метода исследования он использовал построение информационной модели существующей системы управления, описанной в терминах теории графов. В соответствии с методом построения функционально-информационной модели для каждой системы управления выполнено совместное построение трех графов: оперативно-диспетчерской структуры - множество вершин, отображающих множество единиц оперативного персонала, и множество дуг, отображающих множество отношений оперативного подчинения; функциональной структуры - множество вершин, отображающих множество функций персонала, и множество дуг, отображающих отношения предшествования функций в процессе переработки информации; информационной структуры - множество вершин, отображающих множество функций персонала, и множество дуг, отображающих множество информационных связей между функциями.
Анализ существующей системы оперативного управления (в том числе трех вышеуказанных графов) показал, что на сетевом уровне оперативное управление в основном сводится к принятию всех решений руководством ОАО «РЖД» и Департамента перевозок по предложениям дорожных руководителей в части оперативных планов работ на предстоящие сутки (в первую очередь по объемам погрузки и передачей вагонных парков по междорожным стыкам) с выдачей конкретных заданий. Диспетчер ЦУП ОАО «РЖД» принимает самостоятельные решения по оперативному управлению перевозками крайне редко (только в ночную смену и в исключительных случаях) и в локальных масштабах. В остальное время он занят сбором информации, переработкой ее для доклада, выдачей приказов и заданий руководства, контролем их исполнения.
По поручению ЦД МПС ВНИИЖТом были разработаны требования к первой очереди создания информационной системы ЦУПа — пусковому комплексу [79]. Они предусматривают сохранение существующей структуры с небольшими уточнениями. Средствами информационной системы будет автоматизирован сбор большей части собираемой по телефону информации. Это позволит снизить напряженность трудовых процессов диспетчеров, повысить точность и своевременность поступающей к ним информации, создать условия для своевременного принятия наиболее эффективных решений.
Также в [79] изложена стратегическая линия совершенствования диспетчерского управления в ЦУП ОАО «РЖД» - создание и реализация автоматизированного планирования и контроля исполнения работы дорог. Предлагаемые оперативные планы должны отличаться от существующих тем, что они регламентируют не только объемы работ, но и технологию их выполнения; относятся не только к междорожным стыковым пунктам, но и к решающим станциям сети; выдаются не один раз в сутки, а по мере возникновения необходимости.
После перевода диспетчерского аппарата из отделений в ДЦУ с внедрением таких автоматизированных систем как ГИД-Урал, АСОУП, ДИСПАРК и других оперативное управление поездной и частично грузовой работой стало осуществляться на дорожном уровне. Это позволило удлинить диспетчерские участки, увеличить протяженность тяговых и вагонных плеч, ликвидировать межотделенческие стыки, ускорить процесс согласования оперативных решений, усилить контроль выполнения планов. Однако отсутствие в эксплуатации информационно-управляющих задач не позволяет коренным образом оптимизировать систему оперативного управления вагоно-потоками на полигоне дороги.
Диспетчер по направлению или району управления дорожного уровня влияет на поездную работу целых направлений в рамках своего полигона, согласовывая интересы как конкретных станций, узлов и участков, так и дорожных служб (локомотивного, вагонного хозяйств, пути и др.) с интересами дороги в целом и, в частности своего района управления. Но сегодня, не имея возможности целенаправленно влиять на поездную работу станций, он фактически оперативно управляет только продвижением поездопотоков. Слабо контролируя работу станций, диспетчер дорожного уровня практически идет по течению складывающейся ситуации, реагируя на уже произошедшие отклонения, и не всегда может предугадывать вероятные затруднения в работе своего полигона, а значит своевременно применять упреждающие меры.
На уровне отделений в настоящее время фактически осуществляется только оперативное управление местной работой. При этом практически на всех дорогах не сбалансировано разделение функций по управлению местной работой между дорожным и отделенческим уровнями. Повсеместно допускается дублирование функций, отсутствует регламент взаимодействия между дорожными и отделенческими диспетчерами, а также с работниками Дорожных центров фирменного транспортного обслуживания. Кроме того, планирование местной работы на отделенческом уровне слабо связано с текущим планированием сортировочной работы на технических станциях (и наоборот), что в условиях отсутствия твердого графика движения вывозных и передаточных поездов вызывает несогласованность решений.
Методика расчета динамических оценок составов в подсистемах приема и отправления расчетных станций
В научной литературе ранее употреблялось выражение «более дорогой состав», подразумевавшее состав поезда, содержащий вагоны: с грузами высокой стоимости, с просрочкой доставки груза, принадлежности других государств и др. При текущем планировании отправления поездов, в случае наличия двух и более составов на станции на одну нитку графика, рекомендовалось отдавать приоритет на прикрепление к нитке (при прочих равных условиях) не самому длинному или тяжелому составу, а самому «дорогому».
До сих пор не существовало четких и однозначных методов расчета так называемой «цены» состава на момент времени. Предлагаемая методика позволяет определять количественное значение стоимости простоя состава на рассматриваемой станции в конкретный момент времени. Для практических целей следует различать динамические оценки составов в подсистемах при-бытия и отправления.
Стоимостной показатель - «динамическая оценка состава» - предназначается для определения степени приоритетности каждого состава при формировании очереди на выполнение операций в подсистемах прибытия и отправления станций, как при оптимизационном расчете, так и при имитационном моделировании. Таким образом: при наличии двух и более заявок на один канал обслуживания, очередь на обслуживание формируется по убыванию степени приоритетности заявки, т.е. по убыванию количественного значения динамической оценки состава.
Динамические оценки составов в подсистеме прибытия предназначены для определения очередности расформирования составов поездов и внутристанционных передач. Динамические оценки составов в подсистеме отправления предназначены для прикрепления составов к ниткам графика. Динамическая оценка вагона по отправлению dj% складывается из: потенциальных штрафов из-за просрочки доставки грузов клиентам, которые зависят от количества суток просрочки (по состоянию на текущий момент времени в сравнении с контрольной датой отправления с данной станции) и провозной платы за перевозку груза; вагоно-часов простоя от момента готовности к отправлению вагона в составе поезда до момента времени отправления по расчетной нитке графика, которые зависят от рода и принадлежности вагона (через единичные расходные ставки), а также от дефицитности рода рассматриваемого вагона.
Время доставки груза - основополагающий фактор, определяющий эффективность эксплуатационной работы железных дорог [94]. Совсем недавно было невозможно в оперативном режиме проследить выполнение срока доставки груза при следовании вагона к пункту назначения. Только по прибытии на станцию назначения после вскрытия документов на прибывший вагон выяснялось: нарушен срок доставки или нет. С внедрением на сети железных дорог автоматизированной системы «Грузовой экспресс» появилась возможность контролировать выполнение срока доставки в реальном масштабе времени. Контрольное время доставки рассчитывается для выделенных контрольных точек маршрута следования рассматриваемого вагона от станции погрузки до станции выгрузки. Как правило, контрольными являются времена отправления вагона в составе поезда с ключевых станций: сортировочных, участковых, грузовых, стыковых (межгосударственных и междорожных).
Вагон считается прибывшим с нарушением срока доставки груза, если он подан под выгрузку на грузовой фронт или на выставочные пути (согласно договору с клиентом) позже 24:00 расчетных суток прибытия. Взимание пени за нарушение срока доставки груза производится в размере 9% от провозной платы за каждые сутки просрочки, согласно статье 111 [102]. В случае нарушения срока доставки более чем на 11 суток штрафная выплата составляет 100% от провозной платы. Таким образом, чем дольше вагон другой железнодорожной администрации находится в пределах сети железных дорог России, тем выше его базовый коэффициент Кб, тем больше его динамическая оценка, и тем более приоритетно ускорение его продвижения к пункту назначения.
Динамические оценки составов для подсистемы прибытия используются для определения очередности расформирования составов. Расчет динамических оценок составов по прибытию аналогичен расчету динамических оценок составов по отправлению, но добавляется коэффициент полезности вагона. Рассмотрим обоснование необходимости этого коэффициента и методику его расчета. После определения плана прибытия разборочных поездов и составов внутристанционных передач в парк приема необходимо определить очередность расформирования. В настоящее время самым распространенным на сети железных дорог является принцип установления очередности по возрастанию времени прибытия. Опытные маневровые диспетчеры определяют очередность расформирования в зависимости от наличия в составах замыкающих групп, завершающих накопление составов на путях сортировочного парка, а также в зависимости от заполнения сортировочных путей и возможностей выставки составов в отправочный парк. Как правило, вручную маневровые диспетчеры определяют очередность технологической обработки и расформирования не более 3-4 составов. При этом маневровые диспетчеры реально рассматривают обеспечение накопленных и переставляемых в парк отправления составов локомотивами, локомотивными бригадами и нитками графика не более, чем на 2-3 часа вперед. Нередки случаи, когда сформированные составы простаивают продолжительное время в отправочных парках в ожидании отправления.
Расчет очередности расформирования составов на основе динамических оценок составов по прибытию
После определения плана приема разборочных поездов и составов внутристанционных передач в парки прибытия расчетных станций на планируемый период следует определить очередность расформирования. В разделе 2.2 настоящей диссертации обоснована и представлена методика расчета динамических оценок составов для подсистемы прибытия, которая предназначена для расчета очередности их расформирования.
Методика определения очередности расформирования на основе динамических оценок разборочных составов заключается в следующем (блок-схема алгоритма расчета очередности расформирования составов на основе их динамических оценок по прибытию представлена на рис. 3.2). 1. Выбирается расчетная станция , полигона PLGC (и ее нечетная сортировочная система SISTS), для которой на предыдущем шаге расчетов определен план приема поездов и внутристанционных передач (рис. 3.2, блоки 1 - 4). 2. Формируется список разборочных составов, которые в текущий момент времени То находятся в парке прибытия системы или в плане приема, и для каждого состава определяется время готовности к расформированию. Для составов, находящихся в парке прибытия, определяется последняя или текущая операция, и соответственно выбираются нормативы времен выполнения технологических операций и межоперационных простоев (рис. 3.2, блоки 5-18).
Формируется список составов, у которых тт1опирасф . т$1осв гор и определяется динамическая оценка каждого из этих составов по прибытию на момент времени Т5св гор. Выбирается состав с максимальной динамической оценкой, заносится в «Текущий план расформирования составов в нечетной сортировочной системе» и исключается из дальнейшего расчета (рис. 3.2, блоки 27 - 40).
Как было указано в разделе 2.1 настоящей диссертации, расчет проекта плана составообразования и отправления поездов на полигоне должен осуществляться путем последовательного выбора записей «расчетная станция - группа назначений - группа ниток по отправлению», т.е. SrfZj - NTJ, которые должны быть упорядочены технологом дорожного уровня в зависимости от конфигурации полигона, структуры и мощности струй вагонопотоков и системы организации перевозочного процесса.
Рассмотрим укрупненную методику расчета проекта плана составо-образования и отправления поездов на полигоне железной дороги (блок-схема алгоритма методики приведена на рис. 3.3). 1) Из таблицы, где указана последовательность расчета проекта текущего плана составообразования и отправления поездов, выбирается список записей «расчетная станция - группа назначений - группа ниток» (рис. 3.3, блок 1). 2) Выбирается SrfZj - NTJ, т.е. запись «расчетная станция - группа назначений - группа ниток (по отправлению)» (рис. 3.3, блоки 2 - 4). 3) Расчет плана приема на расчетную станцию St поездов и внутри-станционных передач (рис. 3.3, блок 5), согласно методике в разделе 3.1. 4) Расчет плана очередности расформирования поездов и передач на расчетной станции ,- (рис. 3.3, блок 6), согласно методике в разделе 3.2. 5) Расчет времени готовности к отправлению с расчетной станции , организованных на текущий момент времени поездов Рт и определение их динамических оценок по отправлению на все возможные нитки графика ЛТ/ в течение планируемого периода (рис. 3.3, блок 7), согласно методике в параграфе 3.3.2. 6) Расчет множества вариантов образования составов Рп «группы назначений» Z, и определение их динамических оценок по отправлению на все возможные для них нитки графика NT{ в течение планируемого периода , согласно методике в параграфе.
Расчет времени готовности к отправлению с расчетной станции Si организованных на То поездов Рт и определение их динамических оценок по отправлению на возможные нитки графика в течение планируемого периода.
В строках шапки таблицы 3.4 должны указываться расчетные назначения действующего ПФП расчетной станции, а также ниже - перечень соответствующих им групповых назначений и назначений повышенной транзитное, которые должны быть предварительно определены дорожным инженером по плану формирования по методике, изложенной в [84]. В строках шапки таблицы 3.4 должны быть также указаны назначения, формируемые прикрепленными станциями узла, если поезда с них отправляются по этому же перечню ниток графика.
Кроме этого, в строках шапки таблицы 3.4 должны указываться индексы транзитных поездов из плана приема поездов на расчетную станцию (с реквизитом: время готовности к отправлению) и индексы составов своего формирования (с реквизитом: время готовности к отправлению) в парках станции, которые должны быть отправлены в направление, соответствующее перечню ниток графика.
В столбцах шапки таблицы 3.4 должны указываться нитки графика (с реквизитами: номер и время отправления) планируемого периода. В процессе расчета в ячейки таблицы 3.4, находящиеся на пересечении строк и столбцов, будут записываться значения динамических оценок (в рублях) вариантов образования составов назначений (расчетных, групповых или повышенной транзитное), указанных в шапке строки, на нитки графика, указанные в шапке столбца. В динамической оценке составов рассчитывается (помимо штрафных санкций за просрочку доставки груза) стоимость простоя состава от момента готовности к отправлению до отправления по нитке графика. Поэтому динамическая оценка одного и того же состава всегда будет выше при расчете на более позднюю нитку графика по сравнению с предыдущей.
Рассмотрим пример расчета проекта плана составообразования и отправления поездов со станции Муром в направление Арзамас. После расчета плана приема и очередности расформирования на станции Муром необходимо определить время готовности к отправлению организованных на текущий момент времени составов своего формирования и транзитных поездов. После этого определяются динамические оценки вышеуказанных составов на все возможные для них нитки графика в течение планируемого периода (см. табл. 3.5.а). На первом шаге распределения поездов производится прикрепление организованных поездов своего формирования или транзитных, обеспеченных на текущий момент времени локомотивами и локомотивными бригадами, к ниткам графика планируемого периода. В данном примере (см. табл. 3.5.а) прикрепление произошло автоматически: транзитные поезда №№ 2608, 2610 и 2614 проходят станцию Муром без остановки (для них не предусмотрена операция смены локомотива и локомотивных бригад), поэтому их динамическая оценка на «свои» нитки графика равна нулю. Прикрепленные составы поездов заносятся в «План отправления станции Муром» и вместе с соответствующими нитками графика исключаются из дальнейшего расчета (в табл. 3.5.а это показано вычеркиванием соответствующей строки и столбца пунктирной линией).
На следующих шагах производится расчет множества вариантов образования составов назначений, прикрепляемых к ниткам направления на Арзамас, и определение их динамических оценок по отправлению на все возможные оставшиеся нитки графика в течение планируемого периода (т.е. на нитки № 2612 и 2616). Далее производится прикрепление образованных составов: назначением Агрыз (повышенной транзитности) и порожние полувагоны назначением в Кузбасс к ниткам графика (табл. 3.5.6 и 3.5.в).
В массиве направления по отправлению выбирается ячейка с максимальным значением динамической оценки состава (в табл. 3.5.6 это ячейка с динамической оценкой 4146 руб.) и ведется поиск наиболее ранней нитки графика, по которой можно отправить этот состав. Если такая нитка графика найдена, производится прикрепление к ней данного состава (с перечнем вагонов). В табл. 3.5.6 это нитка №2612, так как к ниткам графика №2608 и №2610 на предыдущем шаге прикреплены транзитные составы. Вагоны прикрепленного состава исключаются из других вариантов составов формируемых поездов, и производится пересчет вариантов образования составов расчетного назначения Юдино (без исключенных вагонов).
