ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОСТУПЛЕНИЯ ПОЕЗДОПОТОКА НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНУЮ ЛИНИЮ В ПОРТУ

​АННОТАЦИЯ

В работе исследуется проблема прогнозирования грузовых потоков, подлежащих переработке при выполнении мультимодальных перевозок. В процессе написания работы были собраны и оценены технические характеристики элементов железнодорожной линии, сформулирована логика формирования расчётных параметров модели. А также задача была сведена к функциональной зависимости максимального поездопотока от характеристик железнодорожной линии.

ABSTRACT

The work explores the problem of forecasting freight flows for processing in multimodal transportation. During the writing process, technical characteristics of railway line elements were collected and evaluated, and the logic for forming model calculation parameters was formulated. Additionally, the task was reduced to a functional dependency of the maximum train flow on the railway line characteristics.

Ключевые слова: грузовой поток, поездопоток, проблема прогнозирования грузовых потоков, имитационное моделирование, функциональная зависимость максимального поездопотока от характеристик железнодорожной линии.

Keywords: freight flow, train flow, forecasting problem of freight flows, simulation modeling, functional dependency of the maximum train flow on the characteristics of the railway line.

В настоящее время при выполнении мультимодальных перевозок логистические операторы стремятся к прямой передаче грузов с одного вида транспорта на другой, минуя объекты складского назначения в начале или в конце перевозочного процесса, поскольку складирование вызывает дополнительные погрузочно-разгрузочные работы, а перемещения грузов приводят к значительным трудозатратам и значительным простоям транспортных средств [1].

Перевалка грузов по прямому варианту требует строгой согласованности работы в пунктах стыкования смежных транспортных систем. В противном случае длительные непроизводительные простои подвижного состава неизбежны. Для их снижения разрабатываются согласованные графики работы, применяются высокопроизводительные механизмы для осуществления погрузочно-разгрузочных работ и др.

Такой подход к организации перевозочного процесса вполне логичен, поскольку предусматривает перевалку груза непосредственно из одного вида подвижного состава в другой (например, из вагона на судно или в автомобиль), в результате чего в значительной мере могут снижаться простои подвижного состава под погрузочно-выгрузочными операциями.

Следует учесть, что каждый вид транспорта имеет свои особенности, ритм и организацию работы, закономерности их прибытия и отправления. Совместить работу нескольких транспортных систем на практике очень трудно. Поэтому во множестве случаев наличие склада между взаимодействующими видами транспорта позволяет осуществить перегрузку грузов с одного вида транспорта на другой значительно эффективнее, поскольку полученная экономия от прямой перевалки грузов может оказаться меньше, чем убытки от возможного простоя транспортных средств в ожидании погрузки (выгрузки).

Вместе с тем, следует признать, что в современной транспортной обстановке существенно возрастает фактор неопределённости. Поэтому очевидно, что оценка величины поездопотока может базироваться только на прогнозных оценках. Данное обстоятельство определяет значимость и актуальность предлагаемого подхода [2].

Сказанное выше имеет цель показать, что для прогнозирование грузовых потоков, подлежащих переработке при выполнении мультимодальных перевозок, целесообразно использовать метод имитационного моделирования.

Плодотворность применения метода имитационного моделирования для решения транспортных задач неоднократно была доказана авторами целого ряда исследований [3][4]. Целью разрабатываемой имитационной модели функционирования железнодорожной линии является оценка математического ожидания величины поездопотока назначением в порт, который может быть пропущен за расчётный период .

Логика формирования выходных параметров модели показана на рисунках 1-2.

Рисунок 1. Логика формирования расчётных параметров модели. Железнодорожный участок

Рисунок 2. Логика формирования расчётных параметров модели. Техническая станция

Структуру имитационной модели железнодорожной линии целесообразно представить, как определённым образом упорядоченную совокупность расчётных блоков одно- и двухпутных участков и технических станций. В соответствии с методологией имитационного моделирования, для выстраивания архитектоники модели целесообразно определить уровень детализации (стратификацию), локализацизации (выделение системы из окружающей среды), выполнить структуризацию (указание и общее описание связей между выделенными элементами системы) и укрупненное описание динамики функционирования системы и ее возможных состояний.

Процесс пропуска потока поездов по железнодорожной линии характеризуется продолжительностью хода поезда (пары поездов) между раздельными пунктами, станционными интервалами, интервалами между попутными поездами, а также продолжительностью технологических операций по обработке поездов на приёмоотправочных путях.

Для имитации стохастичности скоростей движения поездов в потоке формирование продолжительности движения поездов по перегонам  в модели можно производить путём генерирования случайных чисел в сочетании с функцией нормального распределения в интервале нормально распределённых значений .

Каждый из приведенных в таблице 1 параметров находится в тесной взаимосвязи с другими параметрами и реагирует на любые конструктивные и технологические изменения.

Таблица 1.

Технические и эксплуатационные характеристики элементов железнодорожной линии

Влияние каждого из приведённых в таблице 1 факторов на размеры движения по железнодорожной линии и интенсивность поездопотока к настоящему времени уже достаточно хорошо исследовано [2,3]. Вместе с тем, представляется важным установление их комплексного влияния, особенно в условиях вероятных воздействий всего комплекса возмущающих факторов.

Сказанное выше позволяет перейти к формированию модели. Математически задача сводится к исследованию функциональной зависимости:

где  – максимальный поток поездов назначением в порт,

поездов /сут;

  – протяжённость перегонов, км;

 – число путей на участке, ед.;

– тип профиля;

– тип СЦБ на перегонах;

 – число путей на раздельных пунктах, ед.;

 – число бригад ПТО, ед.,

 – путевое развитие технических станций, ед.

После проведения вычислений производится обработка статистических данных: устанавливается математическое ожидание и величина среднеквадратического отклонения числа поездов, пропущенных по железнодорожной линии за расчётный период  и подсчитываются числовые характеристики участковой скорости и интенсивности поездопотока.

На наш взгляд, оценку адекватности модели целесообразно производить на конкретном полигоне железнодорожной линии. Результаты моделирования после проведения машинного эксперимента могут использоваться для совершенствования управления движением поездов, решения задач планирования в системе «железнодорожная станция – морской порт», а также для проверки технической возможности и экономической целесообразности регулировочных мероприятий т.е. изменения в расписаниях движения поездов назначением в порт или схем их движения.

Список литературы:

1. Рыбин П.К., Ершиков Н.В., Комовкина Н.С., Путилина Д.В. Анализ структуры поездопотоков и вагонопотоков, поступающих в адрес российских портов Финского залива // Известия Петербургского университета путей сообщения – Санкт-Петербург. Том 15. с. 478-486.
2. Акулиничев В.М., Кудрявцев В.А. Математические методы в эксплуатации железных дорог. – М.: Транспорт, 1980.  с. 67-70. 246 – с.
3. Белый О.В., Кокаев О.Г., Попов С.А. Архитектоника и методология транспортных систем. Монография. – Санкт-Петербург. «Элмор».2002. 249 с.
4. Правдин Н.П., Негрей В.Я. Взаимодействие различных видов транспорта. – М.: Транспорт, 1989. 147 с.