курсовая организация вагонопотоков. Организация вагонопотоков
 Скачать 362.67 Kb.
|
|
B перерабатываются на станции Б Вариант б — маршрутизируемый вагонопоток м проходит ее в транзитных поездах без переработки. Оказывается, что на станции Б экономии вагоночасов, затрачиваемых на накопление составов, нет. Нам уже известно, что затраты на накопление не зависят от изменения вагонопотока, а определяются числом назначений. Во втором варианте перерабатываемый вагонопоток на станции Б уменьшился до значениям, но число назначений не изменилось. Следовательно, затраты ва- гоночасов на накопление остались прежними, а то их количество, которое фактически сэкономлено маршрутизируемым потоком м, израсходовано на оставшиеся под переработкой вагоны u B - м каждый из которых стал простаивать под накоплением дольше, чем прежде. Из этого следует, что действительная экономия вагон о часов от про следования вагона в транзитном поезде зависит только от ускорения операций без учета накопления эк = техн – t тр или эк = пер – t нак – t тр Чтобы при расчете плана формирования правильно определить экономию вагоночасов, необходимо учесть также следующее. Операции с перерабатываемыми вагонами в парках станции и при маневрах очень трудоемки и стоимость их больше, чем при обработке транзитных поездов, поэтому только повремени нахождения вагонов на станции оценить выгодность маршрутизации нельзя. Чтобы учесть разницу в стоимости операций, при расчете экономии используют так называемый эквивалент переработки вагонов , B тр пер B e e e r − = где е пер — стоимость переработки одного вагона e тр — стоимость обработки вагона в транзитном поезде e в — стоимость 1 ваг.-ч простоя. В этом выражении числитель представляет собой экономию от проследо- вания в транзитном поезде ранее перерабатываемого вагона. Если отнести ее к стоимости 1 ваг.-ч, получим экономию, выраженную в приведенных вагоноча- сах. Тогда приведенная экономия от проследования сортировочной или участковой станции без переработки, приходящаяся на один вагон, составит T э =t эк +r в . 3.1.7. Методы расчета плана формирования поездов Теория расчета плана формирования поездов до внедрения информационных технологий основывалась на определении выгодности специализации поездов по назначениям в соответствии с грузовыми потоками. Она предусматривала сопоставление затрат вагоночасов на станциях формирования с экономией вагоночасов, получаемой при проследовании вагонов без переработки через попутные технические станции. Заложенный И. И. Васильевым принцип сопоставления экономии и затрат вагоночасов при составлении плана формирования поездов и его расчетная формула применялись до недавнего времени. Для расчета плана формирования поездов были разработаны следующие методы абсолютного расчета, непосредственного расчета аналитических сопоставлений и совмещенных аналитических сопоставлений. Метода б солю т ног о расчета, предложенный в 1944 г. АИ. Петровым, позволяет выбрать нужное число вариантов плана формирования для небольших направлений. От исходного варианта, не содержащего ни одного назначения сквозных поездов, к оптимальному переходят путем последовательного увеличения числа сквозных назначений. Метод непосредственного расчета является одним из вариантов аналитического метода расчета плана формирования. Нахождение оптимального плана формирования одногруппных технических маршрутов основано на предварительном определении конкурентоспособных струй вагонопотоков, различные сочетания которых образуют назначения оптимального и других вариантов плана формирования. Классификация вагонных струй определенным способом позволила значительно сократить число рассчитываемых вариантов благодаря дифференциации расчетов для струй различной мощности. Метод совмещенных аналитических сопоставлений был разработан КА. Бернгардом, все расчеты в нем выполняются при помощи специализированного графика возможных назначений. Данный метод расчета обеспечивает максимальную экономию вагоночасов и для данного направления является наиболее оптимальным. Недостатком его является большая | затрата времени для пересоставления графика после каждого выделения назначений. В 1959 г. С. В.Дуваляном был разработан алгоритм для последовательных расчетов плана формирования. Появилась возможность существенно влиять на развитие теории плана формирования, а также на все последующие способы его расчета при помощи теорий множеств и графов, развивавших и уточнявших основные положения этого метода. Покажем на примере ступенчатого графика вагонопотоков между тремя техническими станциями (рис. 24) порядок нахождения оптимального плана формирования поездов двумя основными методами абсолютного расчета и аналитических сопоставлений. Рис. 24. Ступенчатый график вагонопотоков и варианты плана формирования стремя станциями на направлении Метод абсолютного расчета заключается в расчете с помощью специальных таблиц суммы затрат вагоночасов на накопление составов (kcm) и на переработку в пути следования на попутных технических станциях по всем возможным вариантами выборе лучшего из них. Достоинства этого метода — достоверность, наглядность и простота расчета. Если принять u 1 = 120, u 2 = 180, u 3 = 100 ваг cm = 600 ваг.-ч по станциям приведенная экономия по станции T Б эк = 5,5 ч (см. рис. 24), то затраты вагоночасов составят по варианту I (участковая система) ΣuT 1 = 2cm+u 1 T Б эк =2 • 600+120 • 5,5 =18600ваг.-ч; по варианту II (маршрутизация всех струй) ΣuT 2 = 3cm = 3 • 600 = 18 000 ваг.-ч. Второй вариант выгоднее. Метод абсолютного расчета из-за большого числа возможных вариантов для направления с шестью и более станциями практически непригоден не только для ручного, но и для машинного расчета. Поэтому потребовалось разработать специальную методику с большим числом модификаций, которая позволяет, используя аналитические зависимости, отыскать наиболее рациональные варианты плана с достаточной для практических целей точностью. Основные положения всех модификаций аналитического метода следующие. Струи вагонопотока в отдельное назначение одногруппных сквозных поездов выделяют только в том случае, если удовлетворяется необходимое условие ∑ ≥ , cm T u эк В где В — размер струи вагонопотока; Σ Т эк — сумма приведенной экономии от проследования вагона без переработки через все попутные технические станции. Рис. 25. Схема объединения струй вагонопотоков на направлении А – Г Это условие заключается в том, что экономия приведенных вагоночасов, получаемая от проследования вагонопотоком попутных технических станций в поездах без переработки, должна быть не меньше затраты вагоночасов на начальной станции для накопления составов этого назначения. Предположим, что на направлении А—Г с четырьмя техническими станциями А, Б, В, Г следуют три струи вагонопотоков: u АГ = 100; и АВ = 120; и АБ = 80 ваг. (рис. 25). Если принять сч ваг, T Б эк = 6 ч, Т В эк = 4 что необходимому условию отвечают две струи u АГ и и АВ . Для струи u АГ сбережения составят u АГ ΣT эк = 100(6 + 4) = 1000 ваг.-ч, а затраты на накопление cm = 11 • 55 = 605 ваг.-ч. Экономия определится как разность 1000 - 605 = 395 ваг.-ч. Для струи и АВ сбережения и АВ ΣT эк = 120 • 6 = 720 ваг.-ч, экономия 720 – 605 = 115 ваг.-ч. Общая экономия от выделения двух струй 395 + 115 = 510 ваг.-ч (вариант I). Однако выполнения только необходимого условия для нахождения оптимального варианта выделения струй в назначения плана формирования еще недостаточно. Если в нашем примере объединить обе струи водно назначение вариант II), можно получить большую экономию. Сбережения от проследова- ния станции Б объединенным назначением u АГ + и АВ равны (100 + 120) • 6 = 1320 ваг.-ч, а экономия, учитывая, что при объединении струй затраты на накопление ваг.-ч составят 1320 - 605 =715 ваг.-ч, будет значительно больше, чем в первом случае. Выделение струи u АГ в самостоятельное назначение целесообразно, если удовлетворяется условие , cm Т u эк АГ ≥ те если размер струи u АГ не меньше чем 152 вагона. Таким образом, выделение дальней струи в самостоятельное назначение плана формирования (вместо объединения с ближней струй) выгодно тогда, когда экономия от проследования ею без переработки станции, где заканчивает следование смежная, более короткая струя, превысит затраты на накопление , cm Т u дал эк В ≥ где дал эк Т — норма экономии на станции назначения более короткой струи, ч. Это условие называется достаточным Если экономия от проследования данной струи без переработки превышает затраты на накопление на каждой технической станции, в том числе с наименьшим значением min эк Т , считается, что струя удовлетворяет общему достаточному условию cm Т u эк В ≥ min . Струи, удовлетворяющие общемудостаточному условию всегда выделяются в отдельное назначение. На использовании этих трех условий основан метод аналитических сопоставлений по определению оптимального плана формирования, обеспечивающего наибольшую экономию от выделения сквозных струй в самостоятельные назначения Σu эк Т – Σ ст = max. В примере струя и = 120 ваг. отвечает общему достаточному условию 120 • 5,5 > 600. Наивыгоднейшие назначения в нем последовательно отбираются после построения графика назначений (рис. 26), который представляет собой схему всех возможных назначений, проходящих без переработки не менее одной попутной технической станции. В каждое из назначений включают максимально возможное число струй вагонопотоков. Рассматривая в определенном порядке струи вагонопотоков и их объединение и сопоставляя затраты на накопления и сбережения от проследования станции без переработки, отбирают наивыгоднейшее назначение сквозных поездов, включаемое в оптимальный план формирования, а вагонопотоки этого назначения исключают из дальнейших расчетов. Для оставшихся струй аналогично сопоставляют затраты и сбережения и вновь выделяют оптимальное назначение, а вагонопотоки исключают из расчета, итак до тех пор, пока не останутся струи, не удовлетворяющие необходимому условию. Вагоны этих струй включают в участковые назначения. Рис. 26. К расчету плана формирования методом совмещенных аналитических сопоставлений Размеры струй показаны на совмещенном ступенчатом графике вагоно- потоков. Для технических станций А, Б, В показаны нормативы плана формирования и Т эк . В назначение А—Г с двумя попутными техническими станциями Б и В можно включить лишь струю u АГ = 80 ваг. Назначение А В объединяет две струи u АВ = 120 ваг. Третье сквозное назначение Б Г также объединяет две струи u АГ = 80 и u БГ = 150 ваг. Суммарные значения объединяемых каждым назначением струй вагоно- потоков Σи В , показывают на графике со стороны станций зарождения. На графике назначений указаны сбережения приведенных вагоночасов от проследо- вания их вагонопотоками без переработки Σи В Т эк . Со стороны станций назначения вагонопотоков показывают экономию приведенных вагоночасов Σи В Т эк – cm суммарные сбережения на всех попутных станциях за вычетом затратна накопление. Назначение с наибольшей экономией вагоночасов, которую намечают для включения в план формирования, называют исходным В примере (см. рис. 26) это назначение Б—Г с экономией 780 ваг.-ч, которое объединяет две струи вагонопотоков u АГ и u БГ , составляющие в сумме 230 ваг. Разукрупнение исходного назначения Б—Г, выделением дальней струи вагонопотока u АГ самостоятельное назначение нецелесообразно, так как она не отвечает достаточному условию. Поэтому обе струи u АГ и u БГ включают в назначение Б—Г и исключают из дальнейших расчетов. При первой корректировке графика назначений рассматривают лишь одну оставшуюся струю u АВ =120 ваг, которая является единственной с положительной экономией вагоночасов и поэтому включается в оптимальный план как самостоятельное назначение. В полученном оптимальном плане формирования указаны вагонопотоки каждого назначения. Метод аналитических сопоставлений пригоден для разветвленных направлений с любым числом станций, но более сложен, чем метод абсолютного расчета Однако при устоявшейся теории организации вагонопотоков в условиях плановой экономики, когда через приведенный вагоночас оценивались народнохозяйственные затраты, ведущие ученые отмечали, что вагоночас отражает лишь небольшую часть физических издержек, связанных с перевозочным процессом. Различные модификации способов расчета плана формирования не меняли сути, а лишь совершенствовали подходы. Сегодня возникла потребность в решении задачи по оптимизации вагонопотоков лишь на основе использования современных информационных систем и технологий. 3.1.8. Автоматизированная система расчета плана формирования поездов Автоматизированная система расчета плана формирования поездов (АС РПФП) — это многофункциональная автоматизированная система, ориентированная на действующие на железнодорожном транспорте программные комплексы (АСОУП, ЕК ИОДВ и др. Она обеспечивает сбор данных о вагонопотоках на сети дорог или отдельных полигонах и их графическое отображение по маршрутам следования на электронной схеме анализ выполнения действующего плана формирования поездов отображение справок об объектах железнодорожной сети (станции, участки, о погрузке и выгрузке, размерах проходимых поучастку вагонопотоков; построение маршрутов следования вагонопотоков по кратчайшему расстоянию и по действующему плану формирования поездов определение экономически целесообразных маршрутов следования ваго- нопотоков на основе натуральных показателей расчет плана формирования поездов как отдельно взятой дороги, таки сети в целом на основе многокритериальной оптимизации. В основе функционирования АС РПФП лежат новые теоретические принципы разработки плана формирования поездов и комплексный подход к задаче выбора оптимальной организации вагонопотоков. Этот подход заключается в следующем 1) определяют вагонопоток, подлежащий маршрутизации, решают задачу по поиску экономически эффективных направлений его передвижения, устанавливают станции и пункты перехода в межгосударственном и междорожном сообщениях 2) составляют шахматку груженых и порожних вагонопотоков (за исключением охваченных маршрутизацией) на основе данных архивов ЕК ИОДВ и динамической вагонной модели АСОУП; 3) разрабатывают с использованием теории графов модель, позволяющую сконструировать различные варианты организации вагонопотоков; 4) определяют критерии, всесторонне характеризующие различные варианты организации вагонопотоков. При этом они взаимно противоречивы и однозначно не могут быть приведены к стоимостному показателю 5) разрабатывают аналитическую модель, адекватно оценивающую все назначенные критерии на множестве вариантов организации вагонопотоков. При этом различные варианты организации вагонопотоков выступают как функция, определяющая зависимость принятых критериев от входящих в систему исходных данных (объемов вагонокорреспонденций, их структуры 6) на основе разработанной модели выполняют расчет значений всех принятых критериев для каждого из вариантов организации вагонопотоков и формируют так называемую оптимизационную матрицу Рис. 28. Схема направления и ступенчатый график вагонопотоков (аи оптимальный вариант плана формирования, найденный методом совмещенных аналитических сопоставлений 25 7) осуществляют расчет плана формирования поездов с использованием автоматизированной системы. При этом предпочтение тем или иным критериям оценки плана задает инженер, выполняющий расчет с применением специальных процедур при взаимодействии с ЭВМ (интерактивный режим. К критериям оценки вариантов организации вагонопотоков предъявляют следующие требования чувствительность к изменениям в организации ва- гонопотоков; независимость друг от друга максимально возможная простота возможность объединения мелких критериев в более крупные учет натуральных, стоимостных и качественных параметров. К критериям, удовлетворяющим названным условиями достаточно полно характеризующим варианты организации вагонопотоков, можно отнести вагонокилометры — суммарный пробег вагонов. Этот критерий важен для полигона с разными направлениями движения. Альтернативой, равноценной данному критерию, может быть средняя длина пробега вагонов эффективность доставки повремени это агрегированный критерий, получаемый путем определенного математического преобразования из матричного критерия — времени доставки затраты вагоночасов на накопление, переработку и продвижение вагонов потребное число локомотивов — векторный критерий, состоящий из пары чисел, те. учитывающий потребное число электровозов и тепловозов по отдельности Рис. 29. Рациональный по Парето вариант плана формирования поездов, найденный методом повышения размерности (выделения сквозного назначения при сути гр) энергозатраты — критерий, включающий в себя потребность в топ- ливно-энергетических ресурсах на передвижение и переработку вагонов поездов, в условных киловатт-часах. Полученное множество условно-оптимальных вариантов может быть оценено далее с помощью других критериев либо с помощью свертки критериев путем приведения всех критериев к приведенным единицам. При этом решение может приниматься вменяющейся экономической ситуации путем выбора изданного рационального множества варианта плана формирования, наиболее приемлемого в данный момент. Варианты организации вагонопотоков оцениваются общим показателем прибыли, получаемой от перевозок грузов, на основе принципов анализа финансовой безубыточности. Найденный оптимальный вариант предполагает разумное сочетание сквозных одно групп н ы х поездов при наличии устойчивых вагонокорреспонденций водно назначение сформированием групповых поездов из вагонопотоков, не охваченных отправительской и технической маршрутизацией (рис. 27). Таблица Станции − эк Т я чнакоплени ваг. Показатели плана формирования поездов А − 600 Б 5 , 4 В Г Д Всего Число формируемых назначений Число перерабатываемых вагонов Вагоночасы накопления 1200 2400 1100 1100 580 580 2600 1950 1200 1200 6680 7230 Вагоночасы переработки – 405 405 – 1855 700 – 1300 2260 2405 Общие затраты вагоночасов 1200 2400 1505 1505 580 580 4455 2650 1200 2500 8940 9635 Примечание. В числителе – для оптимального варианта, найденного методом совме- щённых аналитических сопоставлений (см. рис. 28), в знаменателе – для оптимального варианта, найденного с помощью АС РПФП (см. рис. 29). Для сравнения данного метода с методом совмещенных аналитических сопоставлений были проведены расчеты применительно к условиям, приведенным на рис. 28. Как видно из сравнительной характеристики вариантов плана формирования поездов (табл. 12), полученный вариант (рис. по критерию «вагоночасы» улучшает оптимальный вариант, найденный методом совмещенных аналитических сопоставлений. Это говорит о том, что новые подходы к расчету плана формирования поездов, предполагающие использование |