Разработка модели прогнозирования поездного положения

Авджи Н.И., Мартыненко Т.В., Филатов Ю.И.

Общая постановка проблемы

Организация движения поездов и местной работы на поездоучастке в соответствии с нормативным графиком движения поездов, а также соблюдение безусловного уровня безопасности движения и обеспечение максимальной экономической эффективности является одной из важнейших задач перевозочного процесса. Для выполнения этой задачи оперативным работникам службы перевозок необходимо не только точно знать состояние подведомственного участка и направления, но и прогнозировать оперативную ситуацию на нем.

Существующие системы прогнозирования поездного положения такие как МПЦ-У, АСДК, СМЕТ, Экспресс-УЗ и другие требуют необходимости усовершенствования компьютерной поддержки, прежде всего для организации перевозочного процесса, развития и внедрения современных информационных технологий. Данные системы разработаны на основе стохастических и детерминированных методах, на основе нейронных сетей и методах Data Mininig.

Разработка математической модели для системы прогнозирования поездного положения обеспечит устойчивое положение железных дорог на рынке транспортных услуг за счет ускорения доставки грузов и пассажиров, а также снижения эксплуатационных расходов в связи с организацией железнодорожных перевозок на базе графика движения поездов. Разработка системы поддержки принятия решений позволит снизить эксплуатационные расходы железных дорог, связанные с продвижением поездов по участкам, возможности снижения штрафных выплат за несвоевременную доставку грузов и пассажиров, улучшит качественные показатели эксплуатационной работы.

Постановка задачи

Исследование задачи организации железнодорожных перевозок на основе информационных технологий и внедрения графика движения поездов разбита на подзадачи, комплексное решение которых способно обеспечить достижение поставленной цели, а именно: исследование проблемы организации железнодорожных перевозок с использованием информационных технологий; анализ основных факторов, влияющих на организацию поездной и местной работы на станциях, участках, полигонах сети; исследование оптимизационной модели эксплуатационной работы, обеспечивающей рациональный уровень качества перевозочного процесса; изучение технологии организации перевозок на основе твердого графика движения поездов, системы идентификации подвижного состава, методов планирования и управления.

Выбор конкретного решения определяется количественным расчётом, использованием данных о параметрах систем управления базами данных, равномерностью массивов данных при возможных вариантах агрегирования, обменами данных между уровнями запоминающих устройств компьютеров, между уровнями вычислительной сети.

Разработка математической модели.

Перед нами стоит задача выбора таких параметров технологии, которые бы обеспечивали выполнение заданных объемов перевозок с высоким уровнем качества и минимальными расходами за некоторый заданный период планирования.

Математическая модель формирования графика поездного положения обеспечит стабильную работу перевозочного процесса на станциях, участках и перегонах за счет твердого графика поездного положения, что позволит рационально загрузить техническое оснащение станций, перегонов, бригад.

Процесс планирования поездного положения может быть описан следующими управляющими параметрами: объем грузовых работ на станциях, перегонах и участках; поток пассажирских поездов; поток пригородных поездов; поток грузовых поездов; норматив времени следования по станциям, участками и перегонам; норматив времени стоянок на станциях, участках и перегонах; наличие вагонов; коэффициент подвижности потоков; количество резервных локомотивов; дополнительное время для поезда; норма минимального времени на переоценку вагонов:

На основании этих данных, критерием оптимальности решения задачи предлагается использовать минимум переработки поезда

Выбор данной целевой функции обеспечит выполнение перевозок максимально эффективно по экономическим показателям.

Ограничения для поставленной задачи:

1. Затраты времени простоя на каждом участке (станции) должны быть минимальными (время на пропуск пассажирских и грузовых поездов, локомотивов, других подвижных единиц, время на пропуск пригородных поездов,время на приём грузовых и пассажирских поездов на станцию назначения,время на приём-отправление местных поездов с производством работы на станции, время на скрещение поездов на однопутном участке

2. Число поездов на участке должно быть меньше допустимого числа поездов (допустимый уровень заполнения пропускной способности станции (участка), продолжительность технологического окна,коэффициент, который учитывает потери пропускной способности участков из-за ненадёжности технических средств, период графика на ограничивающем перегоне,число пар соответственно пассажирских, и пригородных поездов,коэффициент съема пассажирского поезда, коэффициент съёма пригородного поезда.

3. Пассажир (груз) должен быть доставлен в срок (пункт назначения, время хода поезда, время доставки)

Структура полигона выглядит следующим образом: П=Пi может принимать значение 1,если между станциями А и Б существует перегон и 0, если между станциями А и Б нет перегона. Полигон также описывается временем хода между станциями (участками, перегонами), а именно T=Ti и данная функция может принимать значение 0, если перегона между станциями не существует и значение больше 0, если есть перегон между станциями, а следовательно, есть время хода.

Каждому перегону соответствует вариант реализации поступивших заявок на перевозку. Это соответствие можно представить З=Зij , где значение равно 1, если заявка l отправляется со станции i по маршруту следования на станцию j в момент времени t и значение равно 0, если заявка l не отправляется

С учетом данных факторов можно построить график движения поездов, который позволит обеспечить доставку пассажиров (груза) с максимальной скоростью полносоставным поездом с минимумом переработки.

Выводы

В статье была решена задача организации железнодорожных перевозок на основе информационных технологий и разработаны формализованные постановки задач оптимизации технологических решений при внедрении «твёрдых ниток» графика движения поездов, сформулирована и теоретически обоснована совокупность научных положений и методов, направленных на решение проблемы организации железнодорожных перевозок в условиях глобальной реализации информационных технологий на основе внедрения «твёрдых ниток» графика движения поездов.

Список литературы

1. Бородин А.Ф., Москалев А.А., Прилепин Е.В. Автоматизированные центры управления местной работой // Железнодорожный транспорт. 2004. №6. С.35.40.

2. Шапкин И.Н. Организация железнодорожных перевозок на основе дискретных методов управления и твёрдого графика движения поездов // Транспорт. Наука, техника, управление: научный информационный сборник, М.: ВИНИТИ, 2008, с. 2-8.

3. Шапкин И.Н., Щелоков А.И. Грузовым поездам – жесткий график. Железнодорожный транспорт, №9, 1998 г., с. 2-5>

4. Кузнецов Г.А., Шевелев Ф.А. Реализация, учет и анализ выполнения // Железнодорожный транспорт.2005.№ 8. С.22-26.

5. Кутыркин А.В. Разработка моделей и алгоритмов решения функциональных задач управления транспортными системами и производством. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Москва -2004 г, 378 с.

6. Левин Д.Ю. "Диспетчерские центры и технология оперативного управления перевозочным процессом". М., "Маршрут", 2005. 759 с.

7. Пазойский Ю.О. Математическая модель оптимизации пассажирских перевозок в дальнем сообщении / Ю.О. Пазойский, Д.В. Глазков // Вестник ВНИИЖТ.- 2004.- N 2.-- С.46-47.