Формування автоматизованої технології управління сортувальними станціями в умовах перевезень небезпечних вантажів

Abstract

UA: Дисертація присвячена питанням підвищення ефективності функціонування роботи СС в умовах здійснення перевезень НВ з урахуванням завдань ризик-менеджменту шляхом автоматизації процесу управління. З метою оцінки рівня небезпеки оперативного плану роботи СС запропоновано критерій експозиції ризику та на його основі створено модель, що дозволяє в процесі оперативного планування роботи СС оцінювати ризик в динаміці, враховуючи як статистичні так і поточні дані щодо стану об'єктів, часові та просторові зміни ситуації на станції. Сформовано математичну модель оцінки оперативного плану роботи СС на основі критерію експлуатаційних витрат. На основі цих моделей задача побудови оперативного плану роботи СС в умовах обробки вагонопотоків з НВ була сформульована у вигляді задачі багатоцільової оптимізації. Багатоцільова модель враховує витрати, що пов'язані с простоєм вагонів, маневровими операціями, виконанням місцевої роботи станції, а також величину експозиції ризику. З метою оптимізації моделі була запропонована процедура, що використовує генетичний алгоритм та метод граничної корисності, та представляє результат оптимізації у вигляді плана-графіка роботи СС. Сформовані моделі розрахунку ПФП і розподілу порожніх вагонів в умовах обробки вагонопотоків з НВ надають можливість на стратегічному і тактичному рівнях системи управління перевізним процесом комплексно вирішувати технологічні задачі з урахуванням завдань ризик-менеджменту, демонструючи застосування системного підходу. Розроблену автоматизовану технологію управління роботою СС запропоновано реалізувати у вигляді підсистеми системи АСК ВП УЗ Є. RU: Диссертация посвящена вопросу повышения эффективности функционирования системы грузовых железнодорожных перевозок в условиях осуществления обработки вагонопотоков с опасными грузами (ОГ) на основе комплексной многоуровневой оптимизации управления работой сортировочными станциями (СС) путем формализации и автоматизации процессов планирования её работы с учетом задач риск-менеджмента. В работе проведен анализ динамики основных показателей работы системы грузовых перевозок в Украине, перевозок ОГ на железных дорогах Украины и зарубежных стран. Проанализированы количественные и качественные параметры инцидентов при перевозке ОГ, в том числе и на СС. С целью проведения количественной оценки уровня опасности оперативного плана роботы СС в условиях обработки вагонопотоков с ОГ предложено использование функции текущего риска и интегрального критерия экспозиции риска, которые позволяют оценивать риск в динамике, учитывая временные и пространственные аспекты пребывания вагонов на СС. На основании данного критерия создана модель, которая использует математические аппараты Байесовых сетей и нечеткой логики, и позволяет оценивать кумулятивное действие риска в процессе оперативного планирования работы СС, учитывая не только статистические, но и текущие данные. В результате формализации процесса работы сортировочной станции сформирована математическая модель оценки оперативного плана работы СС на основе критерия эксплуатационных затрат. Эта модель учитывает затраты, которые связаны с простоем вагонов в процессе накопления на путях сортировочного парка, а так же с простоем на путях станционных парков в ожидании выполнения операций, нитки графика и т.д. Кроме этого данная модель учитывает расходы, связанные с маневровыми операциями, а также местной работой станции. Задача построения оперативного плана работы СС в условиях обработки вагонопотоков с ОГ была сформулирована в виде задачи многоцелевой оптимизации. Модель включает целевые функции на основе критериев эксплуатационных расходов и экспозиции риска, а также систему ограничений, которые обусловлены параметрами станционных устройств, технологией выполнения маневровых операций и местной работы, а также нормативными документами, регламентирующими процесс формирования поездов, в которые включаются вагоны с ОГ. Для оптимизации модели предложена процедура, использующая генетический алгоритм специального типа и метод предельной полезности, которая представляет результат оптимизации в виде оперативного плана-графика работы СС. На основании предложенных решений было разработано программное обеспечение в среде Matlab. Результаты моделирования подтвердили большую эффективность сформированной автоматизированной технологии в сравнении с традиционной технологией оперативного планирования работы СС. Также были формализованы процессы расчета плана формирования поездов и распределения порожних вагонов в условиях обработки вагонопотоков с ОГ. Сформированные модели позволяют, не только на оперативном, но и на тактическом и стратегическом уровнях системы управления перевозочным процессом комплексно подходить к решению технологических задач с учётом заданий риск-менеджмента, демонстрируя тем самым применение системного подхода. Автоматизированную технологию управления работой СС предложено реализовать в виде подсистемы АСК ВП УЗ Є. EN: The dissertation is devoted to the questions of increasing the efficiency of the switchyard stations (SS) operation in the conditions of transportation of dangerous goods (DG) taking into account the tasks of risk management by automating the control process. In order to assess the level of hazard of the operational plan of the SS, the risk exposure criterion was proposed and on the basis of which a model was created that allows the SS in the process of operational planning of the work to assess the risk in the dynamics, taking into account both statistical and current data on the state of objects, time and spatial changes the situation on the SS. A mathematical model for assessing the operational plan of the SS based on the operating cost criterion has been formed. On the basis of these models, the task of calculating the operational plan of the SS in the conditions of processing the car traffic with DG was formulated as a multiobjective optimization problem. The multiobjective model takes into account the costs associated with idle wagons, shunting operations, performance of the local work, as well as the magnitude of risk exposure. In order to optimize the model the procedure based on the application of the genetic algorithm and the marginal utility method was proposed. Based on the developed models and proposed methods for their optimization, software is developed that provides an opportunity to present the optimal operational plan of work of the SS in a graphical form. The formed models of calculation of the train formation plan and the distribution of empty wagons in the conditions of treatment of carloads with DG provide the opportunity at the strategic and tactical levels of the control system of the transport process to solve complex technological problems taking into account the tasks of risk management, demonstrating the application of the system approach. The developed automated control technology for work of the SS is proposed to be implemented as a subsystem of the Unified Automated Control System of Cargo Transportations of Ukrainian railways.