Введение к работе
Актуальность проблемы и цель исследования. На сети Российских железных дорог проводятся комплексные меры по оптимизации эксплуатационной работы, информатизации технологических процессов. Очевидна необходимость наращивания компьютерной поддержки - прежде всего при организации перевозочного процесса, развития и внедрения современных информационных технологий. Формирование рыночной экономики предопределило ряд нововведений на железнодорожном транспорте, к которым относятся: реализация системы фирменного транспортного обслуживания клиентуры (СФТО); создание мощной вычислительной сети с развитыми телекоммуникациями, с наличием необходимого числа терминалов на базе ПЭВМ. Внедрение систем автоматической идентификации подвижного состава (САИПС, системы на базе ГЛОНАСС/GPS) позволяет рассматривать проблему организации перевозочного процесса на основе твёрдого графика движения поездов. Достижение необходимого совмещения работы по твёрдому графику с полновесностью (полносоставностью) отправляемых по ниткам этого графика составов грузовых поездов основывается на методах и нормативной базе, обеспечивающих:
детализированный до грузовой отправки и конкретного вагона, достоверный план-прогноз погрузки и отправления грузов на период, превышающий время оборота вагона;
гарантированное выполнение принятых заявок и требований грузовладельцев к качеству перевозок (в первую очередь - по срокам доставки) с учётом специфики транспортировки различных грузов;
оперативное распределение порожних вагонов с учётом их типов и категории годности, обеспечение заявляемой погрузки погрузочными ресурсами;
сокращение издержек за счет решения задачи привязки заявленной погрузки перемещаемых гружёных вагонов, а также порожних вагонов, направляемых под погрузку, к поездам на нитки твёрдого графика - на всём пути следования каждого вагона с учётом переработки на сортировочных станциях по заданному плану формирования;
корректировку в необходимых случаях заявок грузоотправителей в целях реализации требований графика движения, но без ущерба для отправителей и получателей по срокам доставки грузов.
Разрабатываемые решения основываются на качественно новом уровне информатизации отрасли, на развитии телекоммуникационных систем и систем идентификации подвижного состава, ориентированных на новые возможности динамических моделей перевозочного процесса, систем ДИСПАРК, ДИСКОН, ЭТРАН, ГИД-Урал и других.
Вышеперечисленные решения положены в основу разработанной в настоящей диссертации комплексной системы организации железнодорожных перевозок на основе информационных технологий.
Теоретической основой исследования послужили труды докторов технических наук: А.А. Аветикяна, В.М. Акулиничева, В.И. Апатцева, А.П. Батурина, К.А. Бернгарда, А.Ф. Бородина, В.И. Бодюла, В.А. Буянова, И.И. Васильева, Н.А. Воробьева, П.С. Ґрунтова, СВ. Дуваляна, Ю.В. Дьякова, СЮ. Елисеева, В.А. Ивницкого, Н.Д. Иловайского, А.Д. Каретникова, В.А. Кобзева, В.И. Ковалева, П.А. Козлова, В.Е. Козлова, Ф,П. Кочнева, В.А. Кудрявцева, А.П. Кузнецова, A.M. Макарочкина, В.И. Некрашевича, А.Т. Осьминина, Ю.О. Пазойского, А.П. Петрова, Н.В. Правдина, СМ. Резера, Е.А. Сотникова, И.Б. Сотникова, Е.М. Тишкина, Л.П. Тулупова, А.К. Угрюмова, Н.С Ускова, В.А. Шарова, М.И. Шмулевича, В.Г. Шубко;
докторов экономических наук: А.П. Абрамова, В.А. Персианова, М.Е. Мандрикова, Н.П. Терёшиной, М.Ф. Трихункова, Н.С. Ускова, СВ. Палкина;
кандидатов технических наук: В.В. Белова, B.C. Волкова, Ф.С. Гоманкова, С.С. Жаброва, В.И. Зверева, Н.В. Кондрахиной, А.Н. Корешкова, В.М. Макарова, М.Х. Расулова, Н.А. Самариной, А.А. Тимошина, Л.В. Феоктистова, А.Д. Чернюгова, А.И. Щелокова и многих других исследователей.
Цель исследования - разработка и внедрение системы организации железнодорожных перевозок на основе информационных технологий с учётом адаптации железнодорожного транспорта к условиям рыночной экономики, обеспечивающей устойчивое положение железных дорог на рынке транспортных услуг за счет ускорения доставки грузов и повышения надёжности договорных обязательств, а также снижения эксплуатационных расходов в связи с организацией железнодорожных перевозок на базе «твёрдых ниток» графика движения поездов. Под термином «организация железнодорожных перевозок» в данном исследовании понимается технология поездной работы на основе «твёрдых ниток» графика с учётом полновесности (полносоставности) грузовых поездов.
Для реализации поставленной цели разработаны: обоснованы научные принципы формирования технологии перевозочного процесса на основе твердого (стабильного) графика движения поездов;
разработана математическая модель для обоснования алгоритмов решения оптимизационной задачи оперативного распределения порожних вагонов на сети железных дорог, включая опорные станции и железнодорожные направления, адаптированные к использованию этих знаний в условиях внедрения «твердых ниток» графика;
разработана математическая модель, а также методика и алгоритм расчета твердых ниток и привязки погруженных отправок к ниткам графика;
разработаны методы и алгоритм оперативного управления погрузкой в режиме реального времени с целью обеспечения максимума показателей
полносоставности и полновесности грузовых поездов, отправляемых по твердым ниткам графика;
разработаны научные основы технологии местной работы в условиях создания ЦУМР, что обеспечивает сокращение простоев вагонов в пунктах погрузки и в целом снижение оборота вагона;
разработана математическая модель и алгоритм расчета прикрепления отправок к «твердым ниткам» графика, обеспечивающий максимизацию числа местных поездов, отправляемых по «твердым ниткам» графика;
разработана методика оценки технико-экономической эффективности процесса перевозок на основе «твердых ниток» графика в условиях функционирования ДЦУП, а также методика расчета стоимости «твердой нитки» графика;
разработан комплекс нормативно-методических и технологических документов, обеспечивающих реализацию результатов исследований по научному обоснованию организации железнодорожных перевозок на основе информационных технологий и автоматизированного решения ряда технологических задач.
Методика исследования основана на:
изучении закономерностей и динамических взаимосвязей в системе организации железнодорожных перевозок;
разработке концепции новой системы управления железнодорожными перевозками с использованием информационных технологий при гарантированном автоматическом контроле дислокации подвижного состава;
развитии методов технико-экономического обоснования организации перевозок на основе формирования «твёрдых ниток» графика с целью её реализации при внедрении современных методов управления;
проверке результатов исследования путем их сопоставления с данными, полученными в эксплуатационных условиях.
В работе использованы методы теории графов, линейного программирования, исследования операций, теории вероятности, математической статистики, имитационного моделирования, динамической оптимизации.
Научная новизна работы заключается в том, что в ней решены следующие проблемы:
сформирован единый методический подход к решению задач выбора организации железнодорожных перевозок на основе информационных технологий, направленных на обеспечение своевременной доставки грузов при минимальных эксплуатационных расходах;
разработаны основы построения и алгоритмы функционирования технологии перевозочного процесса на основе внедрения твёрдого графика движения поездов в условиях современных методов управления;
с помощью разработанной экономико-математической модели предложено теоретическое обоснование решений по формированию «твердых ниток» графика, внедрению логистических методов организации и продвижения транспортных потоков, рациональных сочетаний вариантных технологических решений;
разработана методика и математическая модель привязки порожних вагонов к заявкам и ниткам твердого графика;
разработана методика обеспечения полновесности и полносоставиости грузовых поездов, отправляющихся по «твёрдым ниткам» графика;
разработаны методика технико-экономической оценки внедрения твёрдого графика движения поездов в условиях функционирования ДЦУП, обеспечивающего улучшение качества перевозочного процесса,
снижение эксплуатационных расходов, повышение конкурентоспособности на рынке транспортных услуг.
Праісгическая ценность работы состоит в том, что на основе проведённых исследований даны практические предложения по созданию и апробации комплексных решений организации перевозок в условиях глобальной реализации информационных технологий, организации перевозок на основе отвёрдых киток» графика движения поездов. Применение полученных результатов создаёт возможность снижения эксплуатационных расходов железных дорог, связанных с продвижением поездов по участкам, подводом порожних вагонов в пункты погрузки, возможности снижения штрафных выплат за несвоевременную доставку грузов, за неподачу порожних вагонов и несохранные перевозки, улучшает качественные показатели эксплуатационной работы.
Реализация работы. Результаты исследования использованы: в разработке и внедрении мероприятий по совершенствованию поездной работы на полигонах Московской, Октябрьской, Горьковской, Северо-Кавказской, Приволжской, Северной, Западно-Сибирской, Красноярской, Свердловской железных дорогах; в учебном процессе МГУПС (МИИТа) и РАПС. Научные результаты диссертационной работы использованы в следующих документах: техническое задание на создание единого автоматизированного дорожного центра управления перевозками Московской железной дороги; Положение о диспетчерском управлении движением поездов (утверждено ОАО «РЖД» 14.09.2005 г).
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации обсуждались и были одобрены на:
второй сетевой научно-практической конференции -«Современные проблемы экономики и управления на железнодорожном транспорте» (Москва 2000г.),
научно-практической конференции «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте» (Москва 2000г.),
Международной Научно-технической конференции «Проблемы безопасности на транспорте» (БелГУТ Гомель 2000г.);
Международной Научно-технической конференции
«Современные проблемы управления перевозочным процессом. Повышение качества подготовки специалистов и уровня научных ислледований» (Москва, МИИТ, ноябрь 2006г.);
VIII научно-технической конференции «Безопасность движения поездов» (Москва, МИИТ, 2007);
заседаниях кафедры «Управление эксплуатационной работой» МИИТа.
Результаты работы были представлены на научных конференциях РАН по проблемам транспорта (1993, 2001), на Транспортной секции Центрального дома учёных (2007г) и опубликованы в материалах указанных конференций.
Публикации. По теме диссертации опубликовано более 80 печатных работ, включая четыре монографии, в том числе 15 работ в изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы и пяти приложений. Общий объём диссертации 329 страниц машинописного текста (без таблиц, рисунков, библиографии и приложений). Кроме того, диссертация содержит 26 рисунков и 27 таблиц, а также 5 приложений. Список литературы содержит 168 наименований.
