Предлагается модель расчета оптимальных режимов работы поездных локомотивов при обслуживании поездопотока. Впервые проблема формулируется в виде модели строгой оптимизации - динамической транспортной задачи. В функционале ставится задача минимизации суммарных расходов, связанных с работой локомотивов, и ущербов от задержки поездов. В настоящее время применяются разнообразные эвристические процедуры, не позволяющие найти оптимальный вариант из-за огромной многовариантности. Основой для построения модели являлась динамическая транспортная задача. При решении она сводится к статической методом размножения во времени. Модель позволяет рассчитать маршруты следования каждого локомотива с учетом характера поездопотока, расположения поездов на начало расчета и заданного графика движения. Критерием оптимальности может быть минимум суммарных затрат на использование локомотивов и на задержки поездов. В результатах отражается характер полного и полезного использования локомотивов, динамика движения поездов и возникшие задержки. При этом можно увидеть режим работы каждого локомотива и график движения каждого поезда. Для расчета выбран реальный участок обращения от станции Дружинино до станции Вековка, включающий девять станций, размеры движения приняты близкими к реальным. В действительности на участке работает 180 локомотивов. Были проведены различные эксперименты. Определено минимальное число локомотивов, при котором не возникает задержек из-за них, - 195. Модель выдает ряд результатов, характеризующих процесс движения поездов. Выдается график работы каждого локомотива, движение каждого поезда и усредненные результаты об использовании локомотивов и задержках поездов. Можно рассчитать оптимальное число локомотивов и наилучшее их расположение на начало периода расчета по выбранному критерию. Для отображения захода локомотивов в депо предлагается многоэтапная процедура решения динамической транспортной задачи. Для проверки реализуемости полученного оптимального варианта строится дополнительно имитационная модель, которая может учесть многие не поддающиеся формализации факторы. Принципы работы двухуровневой модели рассмотрены авторами в предыдущих публикациях. Модель может быть использована как оптимизирующий блок в локомотивном АСУ и для расчета оптимальных режимов оборота, и в оперативном управлении. Автоматизированное управление работой локомотивов на всех участках сети может принести значительный технологический и экономический эффект.
This work relates to a suggested simulation model to optimize turnover schedule for train locomotives operating in train flow service. It is first time the problem was formulated as a strict optimization model - a dynamic transportation problem. On the functional level, the main goal was to minimize overall costs which are directly related to locomotives operation and to losses due to train delays. At present the problem has been solved through various heuristic procedures, which fail to find the optimum alternative due to a huge amount of multivariate solutions. The dynamic traffic problem was taken as a starting point for simulation model development. In the process of calculations the dynamic problem is reduced to the static one by use of time multiplication method. The model helps to calculate routes for each locomotive with due account for train flow pattern, location of trains at the start of calculations, and specified traffic schedule. The lowest total costs of locomotives use and losses for train delays can be taken as a criterion of optimality. The output reflects the complete nature of productive locomotive operations, train operation dynamics and resultant delays. Additionally, each locomotive’s operation mode and each train’s timetable can be seen. For calculation tests there was selected an existing main line section between stations Druzhinino and Vekovka including 9 stations; traffic data were chosen close to reality. Actually, the above sub-division employs 180 locomotives. Various experiments were held. The minimum number of locomotives necessary to secure faultless operation (195 units) was calculated. The model generates different results, which characterize train operations. Output includes a schedule for each locomotive, timetable for each train, average operating results for locomotives, and train delays data. For a selected criterion the model suggests calculations of an optimal number of locomotives and their best locations at the start of calculations. In order to register depot orders to locomotives, a multistage procedure for solving dynamic transportation problems was proposed. In order to check the feasibility of generated results, another imitational model was built which may reconsider many of non-definable factors. Operating principles for a two-level model were reviewed by the authors in their earlier publications. The model can be used as an optimizing unit in the Locomotive Computer-Assisted Management System - in sphere of day-to-day management and for calculating the optimum turnover modes. Automated management of locomotive fleet operations throughout the railway network will deliver significant technological and economical effects.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.