Формування методів управління розподілом пропускної спроможності залізничної інфраструктури в умовах недискримінаційного доступу

Abstract

UA: Дисертація присвячена питанням підвищення ефективності функціонування залізничного транспорту України в умовах недискримінаційного доступу до залізничної інфраструктури на основі розробки методів управління розподілом пропускної спроможності залізничної інфраструктури, які передбачають відмову від централізованого управління та впровадження принципу управління, що стає внутрішньою функцією системи на основі появи самоорганізації. З цією метою в роботі розроблено метод класифікації залізничних дільниць і напрямків для експлуатаційної діяльності, сформовано метод оцінки практичної пропускної спроможності залізничних дільниць та розроблено математичну модель розподілу пропускної спроможності залізничної мережі, що дозволяє пристосувати режими експлуатації інфраструктури залізничної мережі до вимог користувачів. В межах досліджень підтверджена гіпотеза про належність мережі призначень плану формування поїздів залізниць України до класу безмасштабних мереж та обґрунтовано вплив статистичних макровластивостей структури маршрутизації поїздопотоків на ефективність розподілу пропускної спроможності залізничної інфраструктури. Для практичної реалізації розроблених методів і моделей в роботі розроблено вимоги щодо реалізації автоматизованої системи управління розподілом пропускної спроможності залізничної інфраструктури України, яка дозволить інтегрувати всі етапи управління в межах єдиного інформаційного середовища та надасть учасникам ринку перевезень більшу інформативність та вищий рівень взаємодії. RU: Диссертация посвящена вопросам повышения эффективности функционирования железнодорожного транспорта Украины в условиях недискриминационного доступа к железнодорожной инфраструктуре на основе разработки методов управления распределением пропускной способности железнодорожной инфраструктуры, предусматривающих отказ от централизованного управления и внедрения принципа управления, который становится внутренней функцией системы на основе появления самоорганизации. В работе проведен анализ тенденций развития рынка грузовых перевозок на железных дорогах мира и существующего состояния железнодорожного транспорта Украины. Выполненный анализ функционирования железных дорог Украины в действующих условиях организации перевозок показал значительный износ основных фондов, а технологии перевозок не позволяют обеспечить точность доставки грузов. На основе проведенного анализа функционирования железных дорог общего пользования с разделенными функциями управления инфраструктурой и эксплуатацией обоснована необходимость решения научно-прикладной проблемы управления пропускной способностью железнодорожной инфраструктуры в условиях реформирования железнодорожного транспорта Украины, что позволит улучшить логистику перевозок. Для решения данной научно-прикладной проблемы в диссертации сформированы методы управления распределением пропускной способности железнодорожной сети. Разработан метод классификации железнодорожных участков и направлений для эксплуатационной деятельности, который позволяет разделить участки по транспортно-эксплуатационным качествам и потребительским свойствам и предназначен для формирования системы оценок технических и технологических возможностей железнодорожной инфраструктуры. Сформирован метод расчета практической пропускной способности железнодорожной инфраструктуры, который позволяет повысить точность определения максимального количества поездов на участке в соответствии с установленным режимом его эксплуатации согласно предложенной классификации. Формализован процесс функционирования железнодорожной сети в условиях существования различных вариантов режимов движения и доступа к железнодорожным участкам на основе математической модели распределения пропускной способности железнодорожной сети с учетом принципов самоорганизации. Разработан подход к решению данной математической модели на основе мультидисциплинарной оптимизации, где на глобальном уровне оптимизации использован генетический алгоритм, что позволяет определять различные варианты режимов движения на участках сети и доступа к ним по критерию минимизации затрат на эксплуатацию сети и достижения рационального распределения пропускной способности сети, тогда как с помощью алгоритма муравьиных колоний выполняется маршрутизация поездопотоков в пределах установленной пропускной способности и определенных стоимостей доступа по локальным критериям, которые устанавливают перевозчики. В рамках исследований подтверждена гипотеза о принадлежности сети назначений ПФП железных дорог Украины к классу безмасштабных сетей и теоретически обосновано влияние статистических макросвойств структуры маршрутизации поездопотоков на эффективность распределения пропускной способности железнодорожной сети. Для практической реализации разработанных методов в работе представлены требования к формированию автоматизированной системы управления распределением пропускной способности железнодорожной инфраструктуры Украины, которая позволит интегрировать все этапы управления в рамках единого информационного пространства и предоставит участникам рынка перевозок большую информативность и высокий уровень взаимодействия. EN: The thesis is devoted to improving the efficiency of rail transport in Ukraine under non-discriminatory access to rail infrastructure through the development of methods of management of allocation of railway infrastructure capacity, providing for the rejection of centralized management and implementation of the principle of governance, which becomes an internal function of the system based on the emergence of self-organization. To this end, the method of classification of railway lines and transport corridors for operational activities has been developed, a more accurate method of assessing the real capacity of railway lines and mathematical model of the allocation of railway network capacity, allowing you to adjust the operating modes of rail network infrastructure to the requirements of users, had been formed. Within the research, the hypothesis of affiliation of network destinations of Train Formation Plan of Ukrainian railways to the class of scale-free networks has been confirmed, and the influence of statistical macro-property of train flows routing structure on the efficiency of railway infrastructure capacity had been grounded. For practical implementation of methods and models developed, in this work, the requirements for the implementation of the automated management system of allocation of infrastructure capacity of Ukrainian railway, which will integrate all phases of management within a single information environment and give to the transport market participants more informational content and has been developed.