Формування автоматизованої технології управління вагонопотоками на залізничних напрямках

Abstract

UA: Дисертацію присвячено питанню підвищення ефективності перевізного процесу на залізничному транспорті України на основі автоматизації управління вагонопотоками на залізничних напрямках. З цією метою формалізовано технологію процесу просування вагонопотоків на напрямках у вигляді оптимізаційної математичної моделі стохастичного програмування, цільова функція якої представляє сукупні експлуатаційні витрати, та заснована на використанні інтеграла Лебега-Стілтьєса, що враховує ефект “першої та останньої миліˮ. Модель також враховує можливі ризики, що виникають у процесі експлуатації вагонів. Сформована модель носить універсальний характер та в умовах наявності зворотного зв’язку дозволяє управляти перевізним процесом з найменшими експлуатаційними витратами залізниці. Проведені розрахунки показали зменшення витрат залізниці приблизно на 10 % у порівнянні з витратами, що розраховуються за існуючою методикою визначення фактичної собівартості перевезень вантажів. Оптимізаційна модель є основою формування автоматизованої технології управління вагонопотоками, яка реалізована у вигляді системи підтримки прийняття рішень диспетчерського апарату. RU: Диссертация посвящена вопросу повышения эффективности перевозочного процесса на железнодорожном транспорте Украины на основе автоматизации управления вагонопотоками на железнодорожных направлениях. В основу работы положена задача формирования эффективной технологии организации и управления грузовыми перевозками, которая дает возможность принимать обоснованные решения по рациональному использованию объектов железнодорожного транспорта на основных направлениях и устранения задержек в перевозочном процессе. Достигаемый результат при решении поставленной цели заключается в управлении существующими ресурсами с наименьшими затратами. С этой целью проведено прогнозирование объемов перевозок грузов. Исследования показали высокую точность прогнозирования по отношению к реальным значениям железнодорожной отрасли на основе аппарата искусственной нейронной сети. Качество и надежность прогнозной нейросетевой модели определены через значение средней ошибки прогноза, которая составила 5,56 % от фактических значений объемов перевозок грузов, что свидетельствует о высокой точности прогнозирования. На основании прогнозных данных определены необходимое количество вагонов конкретного типа, которые будут соответствовать условиям перевозки, и установлена загруженность железнодорожных направлений с увязкой станций отправления и назначения. Для решения задачи управления существующими ресурсами с наименьшими затратами исследован процесс перемещения подвижного состава на направлениях, учитывающий возможные риски при перевозке грузов. Выявлены основные причины, ведущие к возникновению эффекта “первой и последней мили”, а именно отсутствие необходимого количества технически исправных грузовых вагонов и соответствующих тяговых ресурсов в установленные сроки и существенные трудности с пропуском поездов, в частности через припортовые и пограничные станции. В работе формализована технология процесса продвижения вагонопотоков на направлениях в виде оптимизационной математической модели, целевая функция которой представляет совокупные эксплуатационные расходы, и основана на использовании интеграла Лебега-Стилтьеса, учитывающего эффект “первой и последней милиˮ. Модель также учитывает возможные риски, возникающие в процессе эксплуатации вагонов. Сформированную оптимизационную модель целесообразно отнести к задачам стохастического программирования. EN: The thesis deals with the issue of increasing the transport process efficiency on the railway transport of Ukraine on the basis of wagon traffic control automation on railway directions. For this purpose, the technology was formalized for the wagon traffic process on directions in the form of an optimization mathematical model of stochastic programming, the target function of which represents total operating costs and is based on the use of the Lebesgue-Stieltjes integral, taking into account the effect of the “first and last mile”. The model also takes into account the possible risks arising from the wagon operation. The defined model is universal, and with feedback provided it enables to control the freight process with the least operating costs of the railway. The conducted calculations have shown the decrease of the railway costs by approximately 10% compared to the costs calculated with the current methodology of determining the actual cost of freight. The optimization model is the basis for the formation of the automated wagon traffic control technology, implemented as a decision-making support system for the traffic controllers.