Модель оптимального графика оборота поездных локомотивов

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.

модель, локомотив, поездопоток, оптимизация, режим работы

1. Некрашевич В. И. Система управления эксплуатацией локомотивов: дис.. д-ра техн. наук. М.: ВНИИЖТ, 1988. 588 с.

2. Козлов П. А., Миловидов С. П. Оптимизация структуры транспортных потоков в динамике при приоритете потребителей // Экономика и математические методы. 1982. Т. ХVIII. Вып. 3. С. 521 - 531.

3. Козлов П. А. Теоретические основы, организационные формы, методы оптимизации гибкой технологии транспортного обслуживания заводов черной металлургии: дис.. д-ра техн. наук. Липецк: ЛПИ, 1986. 377 с.

4. Максимов Д. В. Автоматизация составления графика оборота локомотивов // Труды ВНИИЖТ, вып. 633. М.: Транспорт, 1980. С. 86 - 96.

5. Быкадоров В. А., Потапов П. Р. Оптимизация локомотивного парка и оперативного регулирования его с учетом создания резерва локомотивов на станциях участка обращения // Труды ВНИИЖТ, вып. 192/5. М.: Транспорт, 1978. С. 62 - 76.

6. Некрашевич В. И. Оперативное регулирование локомотивным парком // Железнодорожный транспорт. 1981. № 5. С. 53 - 56.

7. Потапов П. Р., Быкадоров А. В. Распределение резерва поездных локомотивов между станциями их смены и перецепки //Сб. научн. тр. МИИТа. 1978. Вып. 593. С. 39 - 0.

8. Тишкин Е. М. Организация работы локомотивов и их бригад //Электрическая и тепловозная тяга. 1965. № 7. С. 25 - 27.

9. Булер Дж. Календарное планирование использования локомотивов // Железные дороги мира. 1981. № 8. С. 40 - 43.

10. Potthoff G. Der optimale Lokomotiveinsatz. // Deutsche Eisenbahntechnik, 1966. Nr. 10. S. 4 - 7.

11. Feubner A. Die Zentarale Triebfahzreug disposition. //Die Bundesbahn, 1979, Heft 9. S. 677 - 684.

12. Козлов П. А., Мишарин А. С. Двухуровневая модель управления грузопотоками // Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2002. № 5. С. 25 - 34.