Выбор оптимальных технологических параметров организации перевозочного процесса с использованием твердых ниток графика

В настоящее время одной из основных задач железнодорожного транспорта России является выбор направления дальнейшего технологического развития, которое бы позволило наиболее полно использовать все имеющиеся потенциальные возможности современных достижений науки и техники.

Анализ отечественного и зарубежного практического опыта, имеющихся научных исследований в области организации перевозок грузов на железнодорожном транспорте позволяет сделать вывод о том, что в условиях существующих тенденций развития стран с рыночной экономикой наиболее эффективной является технология организации перевозочного процесса на основе твердых ниток графика движения грузовых поездов.

Одной из основных помех на пути реализации технологии жесткой, конвейерной работы железнодорожного транспорта является влияние разного рода случайных факторов на выполнение операций перевозочного процесса за нормативный промежуток времени.

Непредвиденные отказы технических средств, различные погодные условия, уровень квалификации и эмоциональное состояние работников приводят к существенному разбросу фактической продолжительности всех этапов железнодорожной перевозки. Анализ данных, полученных из автоматизированной системы оперативного управления эксплуатационной работой ГИД «ВНИИЖТ-Урал-92» для участков Горьковской железной дороги, показал, что фактическое отклонение перегонного времени хода колеблется от 0 до 70% нормативной величины, заложенной в график.

Возможность сглаживания последствий фактических отклонений от установленных норм дают закладываемые в элементы перевозочного процесса резервы времени. В определенной степени это делается и сейчас при составлении нормативного графика движения поездов. Добавки к перегонным временам хода и межпоездным интервалам оправдали себя при практической экспериментальной проверке совмещенного вариантного графика движения грузовых поездов. Тем не менее, нет достаточно проработанного подхода к решению вопроса определения оптимальных резервов времени на выполнение технологических операций при организации перевозок грузов по твердым ниткам графика.

Дополнительное время дает определенную гарантию выполнения той или иной операции технологического цикла, но какой результат от этого будет в конечном итоге? Какова должна быть временная добавка, которая дала бы наибольший эффект?

Если взять достаточно большие резервы - tрезерв , то жестко распланированный перевозочный процесс будет практически во всех случаях выполняться на 100%. Однако большие резервы существенно снижают участковую скорость и пропускную способность цехов транспорта. Математически и экспериментально доказано, что с ростом величины временных добавок, при прочих равных условиях, непрерывно увеличиваются затраты на необходимый парк локомотивов Елок.норм.( tрезерв) и вагонов Еваг.норм.( tрезерв) на потребное количество локомотивных бригад - Елок.бр.норм.( tрезерв) , растут энергетические затраты – Еэнерг.норм.( tрезерв).

Используя небольшие резервы, можно получить меньшие межоперационные простои и лучшую загрузку имеющихся технических средств. В то же время, при меньших резервах появятся сбои, нарушающие жесткую цепочку взаимосвязанных операций технологического процесса работы транспорта. Это повлечет за собой увеличение затрат на предоставление резервных локомотивов - Елок.резерв( tрезерв) резервных локомотивных бригад - Елок. бр.резерв( tрезерв) увеличение простоя вагонов в связи с опозданием на ближайшую твердую нитку графика – Еваг.опозд.( tрезерв) , сверхнормативные энергетические затраты – Еэнерг..сверхнорм( tрезерв) и некоторые финансовые потери - Ештраф( tрезерв)связанные с опозданием вагонов по прибытию на станцию назначения. Последняя составляющая сверхнормативных затрат включает в себя штрафные выплаты грузополучателям в связи с нарушением сроков доставки грузов и потери, связанные с необходимостью корректировки действующего плана обеспечения заявок погрузочными ресурсами.

С целью изучения влияния величины резерва перегонного времени хода грузовых поездов на показатели работы железнодорожного транспорта было проведено моделирование грузового движения При различных вариантах жесткого графика. Для этого в Нижнем Новгороде с использованием автоматизированной системы оперативного управления эксплуатационной работой ГИД «ВНИИЖТ-Урал-92» для участков Горьковской железной дороги за 5 суток была собрана статистическая информация о фактических отклонениях времен хода грузовых поездов по перегонам от нормативов, заложенных в график.

В отделе автоматизированной разработки графика движения поездов ГВЦ МПС России был взят нормативный график движения поездов на участке Горьковской железной дороги Балезино - Поздино. Участок двухпутный, оборудован автоблокировкой. Протяженность участка в нечетном направлении 236,8 км, в четном направлении - 234,7 км. В табл. 1 представлена информация о нормативных размерах движения на этом участке.

Таблица 1

Размеры движения на участке Балезино—Поздимо, заложенные в нормативный график движения поездов

КатегорииКоличество ниток на графике
поездовНечетныхЧетных
Грузовые3335
Сборные22
Пассажирские2929
Пригородные34
Итого6770

Кроме того, с использованием программы построения графика ГВЦ МПС России для этого же участка был построен нормативный график с размерами движения грузовых поездов -100 пар. Нитки пассажирских и пригородных поездов были точно скопированы из реально существующего нормативного графика движения поездов (табл. 1).

Для обоих нормативных графиков (без резервов времени хода) был построен комплект нормативных графиков движения с резервами времени хода грузовых поездов, с увеличением перегонного времени хода на 10%, на 20% и на 30%. Резервы для пассажирских и пригородных ниток не предусматривались.

Гистограммы распределения отклонений фактического времени хода грузовых поездов от 
нормативов, заложенных в график

Рис.1. Гистограммы распределения отклонений фактического времени хода грузовых поездов от нормативов, заложенных в график.

В результате обработки отчетных форм ГИД «ВНИИЖТ-Урал-92» для каждого перегона участка Балезино - Поздино по нечетному и четному направлению были построены гистограммы распределения отклонений фактического времени хода грузовых поездов от нормативов, заложенных в график (Рис.1.).

На основе гистограмм распределения были получены кумулятивные кривые распределения отклонений фактического времени хода грузовых поездов от нормативов (Рис.2).

Кумулятивные кривые распределения отклонений фактического времени хода грузовых поездов от нормативов

Рис.2. Кумулятивные кривые распределения отклонений фактического времени хода грузовых поездов от нормативов

С использованием датчика случайных чисел для каждого варианта нормативного графика движения поездов был смоделирован фактический (исполненный) график. Точки отправления поездов на участок со станций Балезино (нечетные поезда) и Поздино (четные поезда) принимались жесткими - по всем ниткам варианта графика своевременно отправлялись соответствующие категории поездов. При этом исследовалось выполнение графиковых точек прибытия поездов с участка. Моделирование отклонений перегонных времен хода пассажирских и пригородных поездов не проводилось - они шли по графику.

Моделирование фактического следования грузовых поездов осуществлялось, исходя из следующих принципов:

- отправление, прибытие и проследование грузового поезда по раздельным пунктам участка ранее соответствующей нитки варианта нормативного графика не допускалось. При наличии возможности этого движение или стоянка поезда искусственно затягивались до нитки графика;

- при отклонении линии фактического хода грузового поезда от нормативной нитки вправо (при опоздании) на последующих перегонах все недоиспользованные (на этих перегонах) доли резервного времени хода (если они были) максимально использовались для ввода по езда в график.

Для каждого варианта нормативного и исполненного графика движения поездов по станциям Балезино и Поздино был построен график оборота поездных локомотивов. Норма простоя поездного локомотива на станциях оборота -120 минут. Принималось, что локомотивы не уходят за границы рассматриваемого участка.

Для получения наиболее полной картины на технической станции по простоям локомотивов, прибывших с разборочными поездами и отправляемых с поездами своего формирования, и по простоям транзитных грузовых поездов, проходящих станцию без переработки, была сделана точная копия участка Балезино - Поздино со всеми построенными вариантами графика движения поездов. Эта копия была искусственно присоединена через некоторую техническую станцию X к оригиналу рассматриваемого участка.

Для станции X с использованием датчика случайных чисел для различных значений коэффициента транзитности (Ктр.=0,2; 0,5 и 0,8) был определен набор транзитных ниток графика. Причем принималось, что и на участке Балезино - Станция X и на участке Станция X - Поздино набор таких ниток графика тот же (те же нитки с теми же номерами). Для каждого нормативного и исполненного варианта графика была произведена увязка транзитных ниток (при трех значениях коэффициента транзитности) по станции X. Норма простоя транзитного поезда на станции X - 45 минут. Было принято, что локомотивы от транзитных поездов на станции X не отцепляются.

Для ниток, не вошедших в набор транзитных, по станции X моделировался единый график оборота поездных локомотивов по обоим участкам. Норма простоя поездного локомотива на станции оборота X -120 минут.

Для исследования возможности уменьшения необходимого количества резервных локомотивов без влияния на точки прибытия с участка, для соответствующих исполненных вариантов ГДП был построен дополнительный набор вариантов фактических графиков, в которых точки отправления на участок, требующие резервного локомотива двигались вправо (отправление задерживалось) до момента готовности локомотива, прибывшего с участка.

По всем вариантам нормативных и исполненных графиков движения поездов на участке был произведен расчет их показателей. В табл. 2 приведены результаты моделирования для комплекта графиков с размерами грузового движения -100 пар.

Таблица 2 Результаты моделирования на участке Балезино - Поздино

Величина резерваВариант ГДПУуч., час.Топозд., час.Млок. Кол-во остановокТст., час.Еобщ., руб.
общеерезерв.
0%норм.58,776510434,435565836,60
факт.43,01305,437611313132,675898139,87
10%норм.49,197022386,625732599,56
факт.42,88149,48766311132,435901090,35
20%норм.41,55L75351172,255951181,37
факт.39,8542,78761374177,525988474,15
30%норм.36,6283443241,176167653,32
факт.36,2710,68830439232,36162738,32

Условные обозначения:

Ууч. - участковая скорость, км/час;

Топозд. - общее время опоздания грузовых поездов по прибытию с участка на техническую станцию, час.;

Млок. - необходимое количество поездных локомотивов в грузовом движении;

Тст. - общая продолжительность стоянок грузовых поездов на технических станциях участка, час;

Еобщ. - стоимость соответствующего варианта графика без учета составляющей затрат - ,руб.

Динамика изменения показателей графиков с меньшими размерами грузового движения на участке (табл.1) получилась аналогичной.

Как видно из табл.2, с увеличением резерва времени хода падает участковая скорость, увеличивается число остановок и общая продолжительность стоянок грузовых поездов, растет необходимое число поездных локомотивов, непрерывно возрастает значение показателя Еобщ. На рис.3, представлена зависимость общих приведенных затрат [без учета составляющей сверхнормативных затрат - Ештраф (tрезерв) ] от величины резерва для направления Балезино - Станция X - Поздино.

Зависимость общих приведенных затрат (без учета составляющей сверхнормативных 
затрат - штраф - резерв) от величины резерва на направлении Балезино - Станция X - Поздино

Рис.3. Зависимость общих приведенных затрат (без учета составляющей сверхнормативных затрат - Ештраф (tрезерв) от величины резерва на направлении Балезино - Станция X - Поздино.

Обозначения на рис.3:

Варианты 1н, 11н, 20н, 23н - нормативные графики с различным резервом времени хода;

Варианты 2-10 - фактические графики без резерва при различном количестве резервных локомотивов;

Варианты 12-19 - фактические графики с резервом -10% при различном количестве резервных локомотивов;

Варианты 21-22 - фактические графики с резервом - 20% при различном количестве резервных локомотивов;

Вариант 24 - фактический график с резервом - 30% .

С ростом величины временной добавки к перегонным временам хода, повышается степень «жесткости» графика - уменьшается составляющая сверхнормативных затрат Ештраф (tрезерв). При отсутствии резерва времени процент выполнения нормативного прибытия с участка равен нулю. Практически все поезда имеют опоздание в интервале от 1 до 2,5 часов. При резерве 10% от нормативного времени хода также по графику не приходит ни один грузовой поезд, однако опоздания уже распределяются в интервале от 0,25 до 1,5 часа. При резерве - 20% точки прибытия выполняются на 50% и опоздания не превышают 0,5 часа. При резерве времени хода - 30% график выполняется фактически на 100%. На рис.4 показано изменение математического ожидания опоздания грузового поезда по прибытию с участка в зависимости от величины резерва перегонного времени хода.

Изменение математического ожидания времени опоздания грузового поезда по прибытию с участка в 
зависимости от величины резерва перегонного времени хода

Рис.4. Изменение математического ожидания времени опоздания грузового поезда по прибытию с участка в зависимости от величины резерва перегонного времени хода.

На рис.5 показана динамика изменения сверхнормативного, нормативного и общего времени следования грузовых поездов по участкам в зависимости от величины резерва перегонного времени хода.

Изменение сверхнормативного, нормативного и общего времени следования грузовых поездов по 
участкам в зависимости от величины резерва времени хода

Рис.5. Изменение сверхнормативного, нормативного и общего времени следования грузовых поездов по участкам в зависимости от величины резерва времени хода.

При сдвижке точек отправления ниток графика с технической станции на участок вправо по временной оси без увеличения опозданий по прибытию с участка удается несколько уменьшить стоимость каждого из вариантов жесткого графика (в ряде случаев - до 10%). Это обеспечивается за счет возможности уменьшения потребности в резервных локомотивах. На рис.6, показано изменение необходимого количества резервных локомотивов по фактическим (исполненным) вариантам графиков.

Изменение необходимого количества резервных локомотивов по вариантам ГДП

Рис.6. Изменение необходимого количества резервных локомотивов по вариантам ГДП.

При исследовании изменения величин простоя поездных локомотивов на станции оборота X и составов транзитных поездов, проходящих станцию X без переработки, не было выявлено четкой взаимосвязи с изменением величины резерва перегонных времен хода грузовых поездов на прилегающих участках. На рис.7 представлена полученная зависимость среднего простоя поездных локомотивов на станции оборота X от величины резерва времени хода поездов на участках.

Изменение времени простоя поездных локомотивов на станции оборота X по вариантам ГДП

Рис.7. Изменение времени простоя поездных локомотивов на станции оборота X по вариантам ГДП.

На рис. 8 показано изменение величины среднего простоя составов транзитных поездов, проходящих станцию X без переработки, по вариантам графика.

Изменение времени простоя составов транзитных поездов

Рис.8. Изменение времени простоя составов транзитных поездов.

Таким образом, можно говорить о том, что только при 20-30% резерва перегонного времени хода жесткий график движения поездов будет выполняться по точкам прибытия с участка. Использование таких резервов влечет за собой увеличение общих затрат [без учета составляющей сверхнормативных затрат - Ештраф (tрезерв) ] на пропуск заданного числа грузовых поездов по участку на 5-10%.

Расчеты и экспериментальные проверки показывают, что стабилизация грузового движения обеспечивает сокращение издержек на 20-25% по сравнению с существующей сегодня системой отправления поездов по готовности за счет ускорения оборота вагонов на 5-6%, повышения производительности локомотивов на 12-15% и труда локомотивных бригад на 15-18%.

Вышеизложенные результаты проведенного исследования позволяют внести коррективы в показатели эффективности внедрения жесткого графика. С учетом влияния незначительных сбоев в работе железнодорожного транспорта стабилизация грузового движения обеспечит сокращение издержек на 15-20% [без учета составляющей сверхнормативных затрат - Ештраф(tрезерв) ]. Такой вывод снижает эффективность от внедрения жесткого графика, но в то же время решается одна из основных проблем на пути его реализации.

В настоящее время продолжаются исследования по разработке методики расчета оптимальных резервов времени на выполнение элементов перевозочного процесса, которые позволят в значительной степени исключить влияние разного рода случайных факторов на работу железнодорожного транспорта. Особое внимание уделяется разработке методики расчета функции Ештраф(tрезерв) и принципов практического использования дополнительного времени диспетчерским аппаратом.

Выводы.

Одной из основных помех на пути практической реализации технологии движения грузовых поездов по твердым ниткам графика являются сверхнормативные отклонения фактической продолжительности выполнения операций перевозочного процесса от установленных нормативов. Решением этой проблемы является использование дополнительных резервов времени. Согласно проведенным исследованиям, о выполнении твердых ниток графика движения поездов по точкам прибытия с участка можно говорить только при наличии 20-30%-го резерва перегонных времен хода. Такие резервы времени по существующим методикам технико-экономической оценки влекут за собой увеличение общих затрат на пропуск заданного числа грузовых поездов по участку на 5-10%. Это снижает эффективность твердых ниток графика движения и в то же время решает одну из основных проблем на пути их внедрения.










Системы передачи данных

 


Комплексные проектные решения

 


Управление распределенными системами

 


Автоматизированные рабочие места

 


Системы и средства обеспечения безопасности движения

 


Цифровые сети технологической связи

 


Информационные системы управления движением

 


Автоматизированное управление разработками проектов

 






 



Copyright (c) 2008, Infotest, Inc.