Введение к работе
Актуальность проблемы. Значительная роль железнодорожного транспорта в экономике России определяется уникальными географическими параметрами государства. Переход отраслей экономики на рыночные отношения требует соответствующей оптимизации работы железнодорожного транспорта. Существующий механизм централизованного управления порожними вагонами опирается на техническое нормирование перевозочного процесса, в рамках которого разрабатывается месячный план передачи порожних вагонов между отделениями железных дорог. План рассчитывается ежемесячно в предположении стационарности вечичин регулировочных разрывов на дорогах и отделениях сети. В настоящее время даже в течение месяца колебания погрузки и выгрузки на сети имеют ярко выраженный характер, потоки порожних вагонов перестали быть стационарными В отрасли произошел переход от месячного плана перевозок к заявкам на перевозку, объем которых каждый конкретный грузоотправитель задает посуточно.
Перемены в стране повлекли за собой ряд изменений в принципах направления вагонопотоков, осуществлен переход от эксплуатации единого вагонного парка к парку, разделенному по видам собственности. Потоки порожних вагонов перестали быть однородными, возникла дифференциация стоимостей и требований к доставке вагонов различных типов и собственников. Потоки в нынешних условиях стали многоструйными и существенно динамическими.
Управление на сетевом уровне фактически ведется по усредненным показателям, а распределение и назначение конкретных порожних вагонов под заявки на перевозки ведется на нижестоящих уровнях управления, т.е. оперативная детальная информация о дислокации погрузочных ресурсов не является основополагающей. Местная работа по управлению порожними вагонами сильно затруднена:
отсутствием информации о движении составов с гружеными и порожними вагонами на других дорогах;
отсутствием оперативного прогноза зарождения порожних вагонов.
Это приводит к тому, что на сети периодически возникают ситуации острой недостачи порожняка, большого количества вагонов, отставленных в резерв и т.д. Отсутствие на сетевом уровне номерного контроля позволяет дорогам распоряжаться порожними вагонами по своему усмотрению. Довольно большая часть порожних вагонов при движении на станцию погрузки не имеет определенной станции назначения, она определяется в процессе движения. Такое обезличенное управление зачастую приводит к перепробегу вагонов в порожнем состоянии.
В этих условиях приобретает особую важность задача организации адап
тивного взаимодействия пунктов массовой погрузки и выгрузки с помощью по-
струйного управления потоками порожняка с применением моделей, способ
ных производить оптимизацию потоков в дгінамркй " —
ІДЙЇ
Стремительное развитие возможностей вычислительной техники, доступность устройств хранения больших объемов информации, высокий уровень развития систем сбора оперативных данных на железнодорожном транспорте -все это позволяет задавать параметры оптимизационных моделей, близких к реальности, с помощью информационных хранилищ (ИХ).
Цель диссертационной работы состоит в разработке и реализации научно-методических принципов организации адаптивного взаимодействия пунктов массовой погрузки и выгрузки с помощью поструйного управления потоками порожняка с применением моделей, способных производить оптимизацию потоков в условиях неравномерного образования и потребления порожняка. Адаптивное взаимодействие пунктов массовой погрузки и выгрузки производится за счет-
достаточно точного прогнозирования моментов образования порожняка по данным о движении груженых потоков;
согласования в динамике ритмов образования порожняка с ритмами его потребления в пунктах погрузки с учетом параметров транспортной сети.
Оперативное управление порожняком реализуется с помощью специально разработанной автоматизированной системы.
Методика диссертационного исследования основывается на:
обобщении результатов теоретических исследований и практики организации вагонопотоков на отечественных и зарубежных железных дорогах;
анализе использования существующих автоматизированных систем в вопросах организации и управления вагонопотоками;
анализе математических методов, применявшихся ранее к задачам такого рода;
анализе отчетных и статистических данных о работе сети дорог, полученных, в том числе, и из информационных хранилищ.
При решении поставленных задач использовались методы математической статистики, теории исследования операций, теории информационных хранилищ, теории моделирования транспортных систем.
Научная новизна. Разработаны принципы и способы оптимизации адаптивного взаимодействия поставщиков, потребителей и транспорта в производственно-транспортной системе, где пункты массовой выгрузки и погрузки связаны с многоструйными потоками порожняка. Впервые, применяемый для этой цели метод динамического согласования, позволяет рассчитать оптимальный динамический процесс функционирования всех подсистем в соответствии с их адаптивными свойствами. Разработана методология расчета многодневного прогноза зарождения порожняка в зависимости от характеристик прибывающих груженых потоков и дислокации вагонов на момент расчета. Предложена методика использования для этого аппарата информационных хранилищ.
Разработан способ расчета оперативного плана передислокации порожняка на сети железных дорог для центра управления перевозками (ЦУП) ОАО РЖД с использованием динамических потоковых моделей. Разработан метод автоматизации принятия управленческих решений диспетчера ЦУП ОАО РЖД по выбору режимов суточного отправления порожняка железными дорогами и
отделениями дорог при рациональном взаимодействии пунктов массовой выгрузки и погрузки.
Практическая ценность работы заключается в том, что она направлена на совершенствование процессов оперативного управления потоками порожняка на железных дорогах России в целом. При обеспечении рационального взаимодействия пунктов массовой выгрузки и погрузки управление потоками порожняка как многоструйными позволит добиться согласования ритмов погрузки и выгрузки в условиях наличия на сети железных дорог подвижного состава различных типов, собственников, а также разных ритмов работы предприятий. В случае непредсказуемых всплесков запросов на порожняк, проблема нехватки перевозочных ресурсов будет решена до их отрицательного воздействия на пункты массовой погрузки.
Реализация и апробация работы. Результаты исследований, полученные в диссертации, использовались при разработке «Автоматизированной системы регулирования порожними контейнерами на основе динамических прогнозов», сданной в опытную эксплуатацию в Центре по перевозке грузов в контейнерах «ТрансКонтейнер», филиале ОАО РЖД, в 2004 году. В основу данной системы были положены алгоритмы и методики вычисления многодневного прогноза и оптимального плана передислокации порожних вагонов, адаптированные для потоков контейнеров.
Основные положения диссертации докладывались на:
четвертой Международной конференции «Когнитивный анализ и управление развитием ситуаций» (CASC2004), г. Москва, 2004 г.;
четвертой Международной конференции «Идентификация систем и задачи управления» (SICPRO'2005), Москва, 2005 г.;
второй Международной конференции «Параллельные вычисления и задачи управления» (РАСО'2004), Москва, 2004 г.;
девятой и десятой Международных открытых научных конференциях "Современные проблемы информатизации в технике и технологиях", 2004 и 2005 г.г.
Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 6 печатных работах, в т.ч. в 2 - без соавторства.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (62 наименования), пяти приложений. Работа содержит 119 с. основного текста, три таблицы, 38 рисунков, 22 с. приложений.
