Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту
імені академіка В.Лазаряна
Андрющенко Вадим Олександрович
УДК 656.223.2.078.05(47+57):51.001.57
УДОСКОНАЛЕННЯ ПРОЦЕСІВ ЕКСПЛУАТАЦІЇ ВАГОННИХ ПАРКІВ З УРАХУВАННЯМ ОСОБЛИВОСТЕЙ ЇХ ОБЛІКУ І ВИКОРИСТАННЯ
05.22.20 – експлуатація та ремонт засобів транспорту
Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Дніпропетровськ – 2008
Дисертацією є рукопис
Робота виконана в Дніпропетровському національному університеті залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна Міністерства транспорту та зв’язку України.
Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Скалозуб Владислав Васильович, завідувач кафедри комп’ютерних інформаційних технологій Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна.
Офіційні опоненти:
доктор технічних наук, професор Бобровський Володимир Ілліч,
завідувач кафедри станцій та вузлів Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Міністерство транспорту та зв’язку України.
кандидат технічних наук, доцент Яновський Петро Олександрович,
головний науковий співробітник відділу транспортних технологій Державного підприємства “Державний науково-дослідний центр залізничного транспорту України”, Міністерство транспорту та зв’язку України.
Захист відбудеться « 07 » травня 2008 р. о 14:30 на засіданні
спеціалізованої вченої ради Д 08.820.02 в Дніпропетровському національному університеті залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна за адресою: 49010, м. Дніпропетровськ, вул. Академіка Лазаряна, 2.
З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Дніпропетровського національного
університету залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна
Автореферат розісланий « 04 » квітня 2008 р.
Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Жуковицький І.В.
доктор технічних наук, професор
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність роботи. Найважливішим завданням управління експлуатаційною роботою залізничного транспорту є підвищення ефективності використання вагонного парку. Удосконалення управління експлуатаційною роботою, зменшення вартості транспортної складової в ціні продукції передбачено концепцією Державної програми реформування залізничного транспорту. У зв'язку з тим, що експлуатація різних категорій вантажного вагонного парку регулюється окремими правилами і тарифами, резервом підвищення ефективності є урахування особливостей обліку і використання рухомого складу.
В теперішній час ефективне управління і експлуатація вагонних парків не можливі без застосування автоматизованих систем, зокрема системи керування вантажними перевезеннями АСК ВП УЗ. Універсальність концепції системи АСК ВП УЗ забезпечує можливість розв’язання не тільки технологічних, а й фінансово-економічних і інформаційних завдань забезпечення перевізного процесу. Одним із завдань подальшого розвитку системи АСК ВП УЗ являється побудова уніфікованої системи відповідних математичних моделей і методів інтелектуального аналізу, що забезпечить ухвалення більш обґрунтованих рішень з оперативного управління процесами перевезень. Актуальність задачі удосконалення оперативного управління експлуатацією вагонних парків, які мають особливості із обліку і використання, зокрема вагонів власності країн СНД і Балтії (іновагонів), обумовлена додатковими вимогами до управління і значним обсягом їх руху по полігону Укрзалізниці (УЗ). Розроблені при цьому інформаційні технології дозволяють по-новому вирішувати задачі експлуатації, пов'язані з оптимальним за економічними критеріями використанням вагонного парку.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана відповідно до Програми реструктуризації Укрзалізниці на 1998 -2003 рр. та концепції Державної програми реформування залізничного транспорту в рамках НДР за договором № 94/2000.852.00 ЦТЕХ «Розробка програмного забезпечення автоматизованого робочого місця працівників ЦД Укрзалізниці по управлінню вагонами іноземних власників”, НДР за договором № 347/02-1017.02-ЦТЕХ «Розробка АРМ для працівника служби Д для управління використанням іновагонів за показниками економічної ефективності», і НДР за договором № 66/06-ЦТЕХ - 190/06-ЦЮ «Розробка методології використання вагонів власників країн СНД і Балтії на полігоні залізниць України на засадах технолого-економічної моделі процесу перевезень” (номер державної реєстрації 0106U011751).
Мета і завдання дослідження. Метою дисертації є підвищення ефективності використання вантажного вагонного парку з урахуванням особливостей обліку і використання вагонів, удосконалення процедур експлуатації вантажних вагонів за рахунок створення засобів математичного моделювання і аналітичних компонентів інформаційно-управляючих систем оперативного керування вагонопотоками на полігоні залізниць України.
Для досягнення мети в дисертації поставлено і вирішено наступні задачі:
розробити методику і на основі даних моніторингу процесу вантажних перевезень виконати аналіз параметрів руху вагонного парку на полігоні УЗ. При дослідженнях встановити відмінності характеристик експлуатації іновагонів, суттєві для визначення потреби щодо розвитку методів їх ефективної експлуатації;
розробити математичну модель для планування вантажних перевезень з підведенням порожніх вагонів до пунктів навантаження з урахуванням технологічних і економічних особливостей експлуатації вагонних парків;
розробити систему математичних моделей і відповідних інформаційних технологій для прогнозування параметрів руху вагонопотоків, які ураховують статистичні і нечіткі властивості даних про процеси вантажних перевезень;
удосконалити метод графічної оцінки і аналізупотоків у мережах (ГЕРТ-метод) за рахунок використання як статистичних, так і нечітких представлень даних для оцінки параметрів вагонопотоків з урахуванням плану формування;
розробити методи побудови баз знань про процеси перевезень у формі нечітких правил продукцій для автоматизації системи управління вагонними парками;
розробити АРМ працівника служби перевезень для розв’язання задачі експлуатації іновагонів за економічними показниками.
Об'єктом дослідження є процеси експлуатації вагонних парків на полігоні Укрзалізниці.
Предметом дослідження є оперативне управління вагонопотоками за економічними критеріями з урахуванням особливостей їх обліку і використання.
Методи досліджень. Результати дисертації отримані за допомогою методів моніторингу процесу вантажних перевезень, методів аналізу і моделювання на основі часових рядів і імітаційного моделювання, методів теорії ймовірностей і математичної статистики, методів аналізу потоків в мережах, моделей і методів теорії нечітких множин і розпізнавання образів, лінійного програмування, а також методів штучного інтелекту.
Моніторинг процесу вантажних перевезень, методи теорії ймовірностей і математичної статистики використані для аналізу і ідентифікації параметрів моделей. Моделювання на основі часових рядів використано при побудові моделі із визначення часу переробки потоку вагонів. Методи аналізу потоків в мережах та методи теорії нечітких множин використані для моделювання процесів експлуатації вагонопотоків на полігоні залізничної мережі з метою прогнозування об'ємних і часових характеристик руху вагонів. Методи штучного інтелекту застосовувалися при побудові правил і рішень на нечітких потокових графах руху вагонів. Методи лінійного програмування використані для оптимального планування вантажних перевезень з підведенням порожніх вагонів до пунктів навантаження.
Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному:
1. Уперше з використанням повагонного моніторингу процесу вантажних перевезень досліджено характеристики вагонопотоків інвентарного парку і парку вагонів іноземних власників, які мають технологічні і економічні особливості використання. Встановлено істотну відмінність їх характеристик, що обумовило необхідність удосконалення методик і автоматизованих систем експлуатації вагонів.
2. Удосконалено модель і метод оптимального планування вантажних перевезень на мережі залізниць, що враховують обмеження на пропускну спроможність станцій, а також особливості використання різних вагонних парків. Це дозволило підвищити економічну ефективність використання парку порожніх іновагонів шляхом їх раціонального призначення під навантаження у попутному до країни-власника напрямку.
3. Отримав розвиток ГЕРТ-метод, який ураховує структурні властивості руху вагонопотоків за планом формування, а також використовує нечіткі моделі даних. Використання методу дозволяє підвищити точність прогнозів часових параметрів процесів перевезень.
4. Удосконалено метод автоматизованої побудови баз знань про часові та об’ємні характеристики експлуатації вагонних парків у формі непереривних нечітких величин, що дозволяє підвищити ефективність автоматизованих систем планування вантажних перевезень.
5. Вперше процес вантажних перевезень розглянуто як конвеєрну модель, яка для оцінки часу руху вагонів через заданий полігон використовує дані про вагонопотоки на границях полігонів, що дозволяє прогнозувати показники руху вагонів при мінімальній інформації. При цьому у якості полігону можуть бути залізниці, дирекції, інше.
Практичне значення отриманих результатів визначається наступним.
У Головному управлінні перевезень Укрзалізниці запроваджено у дослідну експлуатацію АРМ по управлінню експлуатацією іновагонів за економічними показниками, в якому використано розроблені математичні моделі і методи, що дозволяє більш ефективно використовувати вагонний парк іноземних власників.