Підвищення ефективності використання локомотивного парку шляхом вдосконалення управління експлуатаційною роботою - Автореферат

Інструментом такої оптимізації може стати використання сучасних математичних методів, які пристосовані для врахування суттєвих особливостей вантажного руху - його нерівномірності та значної невизначеності динаміки розвитку конкретної управлінської ситуації. В сучасних умовах можливості практичного застосування методів оптимізації оперативного планування та управління значно поширились завдяки впровадженню інформаційних систем. Дослідження, що проводяться у рамках дисертації повязані з наступними науково-дослідними роботами (у яких автор брав участь у якості виконавця та співавтора звітів): - НДР “Автоматизована система оперативного планування роботи локомотивного парку і локомотивних бригад на полігоні Придніпровської залізниці” - Дніпропетровськ, 2006 р; розробити та обґрунтувати метод ефективної інформаційної підтримки рішень оперативно-диспетчерського персоналу з оперативного планування експлуатації локомотивів. Наукова новизна отриманих результатів: - вперше знайдені залежності, які характеризують вплив нерівномірності та невизначеності в процесі вантажних перевезень на показники використання парку ТРС та тривалість підготовки локомотивів до перевезень;Ключову роль в забезпечення ефективного використання локомотивів в поїздах відіграють поїзні диспетчери дирекцій з вантажних перевезень. Однак, цей підхід не враховує вплив невизначеності щодо моментів готовності локомотивів та составів до перевезень. Виходячи з цього ставляться задачі: дослідити статистичні характеристики тривалості підготовки локомотивів на процес ОУЕЛ; доопрацювати комплекс математичних моделей управління з урахуванням невизначеності готовності обєктів перевезень; запропонувати метод оптимізації призначень, який би враховував фактори динаміки перевезень і був пристосований для практичного використання на робочих місцях диспетчерського персоналу. результати виконаного аналізу доцільно використовувати при прогнозуванні готовності локомотивів до роботи в поїздах, яке має бути передумовою оптимізації планування роботи локомотивів. Нехай - щільність розподілу часу готовності обєкту А (состав, локомотив), - те саме для обєкту В (локомотив, состав) Щільність розподілу різниці можна знайти, як композицію закону розподілу (розподіл суми двох величин, за умови, що одна з них відємна).Дисертаційна робота містить отримані автором наукові результати, які у сукупності вирішують науково-практичну задачу підвищення ефективності використання локомотивного парку шляхом вдосконалення оперативного управління експлуатаційною роботою. Зокрема, показано, що: важливим напрямком удосконалення оперативного управління експлуатацією локомотивів (ОУЕЛ) є підтримка рішень диспетчерського персоналу з планування призначень локомотивів до складу вантажних поїздів на базі використання економіко-математичних методів оптимізації; відомі підходи до такої оптимізації мають бути розвинені з урахуванням невизначеності в процесі оперативного управління та динаміки перевезень; для обґрунтування моделей і методів, що створюються, необхідно дослідити технологію підготовки локомотивів з позицій статистичного підходу. Одержані результати мають використовуватись при створенні методів прогнозування готовності локомотивів до роботи в складі вантажних поїздів. З урахуванням результатів досліджень запропонована математична модель оптимізації призначень в поїзди, яка доповнює відому модель “задачі про призначення” використанням показника статистичного ризику втрат від несинхронності готовності локомотива і состава до перевезень. Запропонований метод динамічної інтерактивної оптимізації призначень локомотивів до складу вантажних поїздів, який базується на прогнозуванні інтервалів готовності локомотивів та составів з урахуванням поточної інформації про фактичний хід технологічного процесу і враховує умови мінімізації ризику простоїв.// Сучасні технології на транспорті, в промисловості та освіті: Міжнародна науково-практична конференція. // Сучасні технології на транспорті, в промисловості та освіті: Міжнародна науково-практична конференція. / Жуковицкий И.В., О.Л.Зиненко // Проблеми математичного моделювання : міждержавна науково-методична конференція. // Проблеми та перспективи розвитку залізничного транспорту, в промисловості та освіті: Міжнародна науково-практична конференція. // Проблеми та перспективи розвитку залізничного транспорту, в промисловості та освіті: Міжнародна науково-практична конференція.

Основний зміст роботи

Дисертаційна робота містить отримані автором наукові результати, які у сукупності вирішують науково-практичну задачу підвищення ефективності використання локомотивного парку шляхом вдосконалення оперативного управління експлуатаційною роботою.

Основні результати досліджень, висновки і практичні рекомендації дисертаційної роботи полягають в наступному.

1. На підставі аналізу стану питання обґрунтований вибір напрямків досліджень і розробки. Зокрема, показано, що: важливим напрямком удосконалення оперативного управління експлуатацією локомотивів (ОУЕЛ) є підтримка рішень диспетчерського персоналу з планування призначень локомотивів до складу вантажних поїздів на базі використання економіко-математичних методів оптимізації; відомі підходи до такої оптимізації мають бути розвинені з урахуванням невизначеності в процесі оперативного управління та динаміки перевезень; для обґрунтування моделей і методів, що створюються, необхідно дослідити технологію підготовки локомотивів з позицій статистичного підходу.

2. За даними досліджень на полігоні Придніпровської залізниці та з використанням засобів АСК вантажними перевезеннями обґрунтовані підходи до врахування в процесі оптимізації випадкових складових тривалості підготовки локомотивів. Зокрема, встановлено що: розподіли тривалості основних стадій підготовки та їх типових послідовностей відповідають закону Вейбулла та експоненціальному закону; параметри таких законів можуть суттєво відрізнятись для різних станцій і депо, при цьому вони здебільшого лишаються сталими в часі. Одержані результати мають використовуватись при створенні методів прогнозування готовності локомотивів до роботи в складі вантажних поїздів.

3. З урахуванням результатів досліджень запропонована математична модель оптимізації призначень в поїзди, яка доповнює відому модель “задачі про призначення” використанням показника статистичного ризику втрат від несинхронності готовності локомотива і состава до перевезень. Одержані формули для загального випадку розрахунку статистичного ризику додаткових простоїв при відправленні вантажних поїздів за їх готовністю та згідно ниток графіку. Одержане аналітичне рішення задачі розрахунку ризику в припущенні, що розподіл тривалості готовності локомотивів та составів є рівномірним. Вірність рішення щодо визначення підсумкової щільності розподілу ймовірностей “зустрічі” локомотиву та составу підтверджена статистичним моделюванням.

5. Запропонований метод динамічної інтерактивної оптимізації призначень локомотивів до складу вантажних поїздів, який базується на прогнозуванні інтервалів готовності локомотивів та составів з урахуванням поточної інформації про фактичний хід технологічного процесу і враховує умови мінімізації ризику простоїв. Метод передбачає інтерактивну взаємодію з користувачем-диспетчером, який може коректувати параметри оптимізації з урахуванням власного досвіду та особливостей ситуації (наприклад, враховуючи пріоритети перевезення вантажів). Елементом методу є алгоритм оптимізації привязки готових поїздів до ниток графіку за критерієм мінімуму ризику простоїв

6. Запропонований та обґрунтований спосіб прогнозування інтервалів готовності локомотивів, який передбачає визначення послідовності стадій їх підготовки, а також врахування статистичних параметрів тривалості таких стадій. При цьому характеристики тривалості нормованих стадій підготовки визначаються статистичною обробкою оперативних даних, а для етапу очікування ТО-2 - за допомогою імітаційного моделювання. Дослідженням з використанням імітаційних моделей показано, що прогнозування з урахуванням попередньо одержаних оцінок тривалості очікування ТО-2 дозволяє поліпшити його точність в середньому на 25-35%, а параметри синтезованого розподілу прогнозної тривалості підготовки локомотивів близькі до спостережених з точністю до статистичної погрішності.

7. Виконане дослідження способів визначення ризику взаємного очікування локомотивів та составів за одержаними аналітичними формулами та чисельними методами. За допомогою методу статистичного моделювання встановлено, що значення ризику та умови досягнення його мінімуму суттєво залежать як від прогнозованого часу готовності локомотивів та составів, так і від точності прогнозування. Формули розрахунку ризику, що одержані в припущенні про рівномірний розподіл часу готовності обєктів призначень, дають додаткові погрішності, що здебільшого не перевищують 5-10%. Таким чином, ці формули можливо використовувати в практичних алгоритмах оптимізації на сервері ОУЕЛ.

8. Втілене практичне рішення у вигляді серверу ОУЕЛ (оперативного управління експлуатацією локомотивів), в якому використані запропоновані, обґрунтовані і досліджені в роботі методи та моделі. Сервер ОУЕЛ забезпечує підтримку рішень поїзних диспетчерів за рахунок реалізації динамічного інтерактивного методу оптимізації призначень локомотивів в поїзди. При цьому він створює спільний інформаційний простір для всіх учасників процесу оперативного планування і управління експлуатацією локомотивів. Зручність використання в ході планування і регулювання призначень локомотивів забезпечується графічним інтерфейсом з елементами анімації. Сервер інтегрований в середовище АСК ВП УЗ. Нині це рішення впроваджене в дослідну експлуатацію на Південній залізниці.

Основні праці: 1. Жуковицкий И.В. Метод интерактивной динамической оптимизации распределения локомотивов для работы в поездах на основе оценки рисков. / Жуковицкий И.В., Устенко А.Б., Зиненко О.Л. // Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті. - Х.,2006. - №4. - С.86-91.

2. Жуковицький І.В. Моделювання процесу оперативного планування роботи локомотивного парку і локомотивних бригад. / Жуковицкий И.В., Скалозуб В.В., Вєтрова О.В., Зіненко О.Л. // Вісник Дніпропетровського національного університету залізничного транспорту імені академіка В.Лазаряна. - Вип. 12- Д., 2006. - С.74-78.

3. О.Л.Зіненко. Математичне та програмне забезпечення систем прийняття рішень при управлінні локомотивним паком. / О.Л.Зіненко, О.В.Вєтрова // Збірник наукових праць Дніпропетр.Національн. ун-ту. Серія:«Актуальні проблеми автоматизації та інформаційних технологій» - Д.,2006. - том 10. - С.166-175.

4. Жуковицький І..В. Оптимізація планування призначення локомотивів для роботи в поїздах за критерієм мінімуму ризику. / Жуковицкий И.В., Зіненко О.Л. //Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті. - Х.,2007. - №4. С.15-19.

5. Жуковицкий И.В. Моделирование процесса оперативного планирования работы локомотивного парка. / Жуковицкий И.В., Скалозуб В.В., Ветрова А.В., Зиненко О.Л. // Локомотив-информ. - П.,2007. - №6. - С.12-13.

6. Зіненко О.Л. Запровадження автоматизованих систем управління для поліпшення якості експлуатації локомотивного парку // Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті. - Х.,2008. - № 2. - С.49-53.

7. Жуковицький І..В. Проблеми та перспективи автоматизації управління локомотивним господарством УЗ. / Жуковицкий И.В., Устенко А.Б., Зіненко О.Л. // Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті. - Х.,2009. - №2. - С.38-42.