Формування автоматизованої технології управління місцевою роботою на основі використання автономних модульних поїздів

Abstract

UA: Дисертаційна робота присвячена формуванню технології роботи автономних модульних поїздів для виконання місцевої роботи у залізничних підсистемах. Отримано нові наукові результати, що мають переваги над існуючими рішеннями. Вперше сформовано універсальну оптимізаційну модель, що адекватно відтворює технологію виконання місцевої роботи за запропонованим способом та враховує динамічний характер змінення обсягів перевезень на залізничних станціях ДН у просторі та часі. Враховуючи, що сформована оптимізаційна модель є задачею маршрутизації і належить до класу NP-повних задач, вперше запропоновано для визначення відносно оптимального змінно-добового плану роботи та контактного графіка використовувати евристичний метод, заснований на апараті генетичних алгоритмів. Набули подальшого розвитку методи прогнозування обсягів перевезень з урахуванням специфіки транспортного ринку місцевих вантажів, а також удосконалено комплекс задач, що вирішуються на автоматизованих робочих місцях оперативного персоналу при плануванні і управлінні місцевою роботою. RU: работа посвящена формированию технологии работы автономных модульных поездов для выполнения местной работы в железнодорожных подсистемах. В исследовании было доказано, что при выполнении местной работы конкурентоспособность железнодорожной подсистемы может быть повышена за счет предоставления относительной автономности ее элементам, в частности при использовании автономных модульных поездов с двумя кабинами управления, которые могут курсировать по произвольным маршрутам в пределах сменно-суточного планирования их работы. Проведенный статистический анализ основных технико-эксплуатационных показателей выявил наличие влияния на объемы погрузки-выгрузки сезонного фактора и так называемого эффекта «выходного дня», колебания коэффициента неравномерности по суткам, что свидетельствует о необходимости формирования практически в оперативном режиме сменно-суточного плана работы, особенно в условиях использования автономных модульных поездов, что в свою очередь требует формализации их технологии работы в виде математической модели. Сформирована универсальная оптимизационная модель, которая адекватно воспроизводит технологию выполнения местной работы автономными модульными поездами и учитывает динамический характер изменения объемов перевозок на железнодорожных станциях ДН в пространстве и времени. Обозначено, что разработанная оптимизационная модель формализует процесс развозки местных грузов и является задачей маршрутизации, относящейся к классу NP-полных задач. Решением этой задачи является относительно оптимальный сменно-суточный план работы автономных модульных поездов и контактный график прибытия грузов на станции автотранспортом или по подъездному пути и автономными модульными поездами. Учитывая теорию вычислительной сложности, для нахождения оптимального плана работы автономных модульных поездов и контактного графика целесообразно использовать эвристический метод, основанный на математическом аппарате генетических алгоритмов. Условия работы автономных модульных поездов требуют разработки прогнозной модели, которая одновременно выдает достаточно точную информацию о реальных объемах перевозки и времени предъявления груза клиентами. На основе анализа моделей краткосрочного прогнозирования определено, что наиболее адаптированным методом, позволяющим одновременно получать два входных параметра модели технологии развоза местного груза (объем грузов и время заказа), являются динамические нейронные сети Элмана. В работе сформирована архитектурная искусственная нейронная сеть с двумя входами и двумя выходами. По данным верификации сформированная модель относится к классу высокоточных, о чем свидетельствует величина средней абсолютной процентной погрешности, не превышающая 10 %. На основании полученных прогнозных данных об объемах грузов и времени заказа на полигоне местной работы, насчитывающем 59 железнодорожных станций, было получено решение NP-полной задачи маршрутизации. Решение является универсальным и позволяет сформировать в реальном масштабе времени сменно-суточный план работы и контактный график как для полигона дирекции железнодорожных перевозок с любой топологией, так и для железной дороги в целом. EN: dissertation is dedicated to forming freight autonomous collecting trains work technology for local work usage of autonomous collecting trains in railway subsystems. New scientific results that have advantages over existing solutions are acquired. Universal optimization model that adequately reproduces the technology of local work implementation following the proposed technology and considers dynamic nature of changing traffic volumes at railway stations of DN in space and time is formed for the first time. Considering the fact that the formed optimization model is an objective of routing and is related to NP-full tasks class it is the first time when heuristic method which is based on apparatus of genetic algorithms is proposed for determination of relatively optimal variable-daily work plan and contact graph. Methods of traffic volumes forecasting which consider the specificity of transport market of local freights were developed further, additionally, a complex of tasks which are resolved on automated working places of operational personnel during planning and local work management is improved.