Оценка эксплуатационных характеристик железнодорожной станции на Транссибирской магистрали с использованием имитационного моделирования

Введение. В связи с переориентацией ключевых грузопотоков России с европейского направления на азиатское, актуальной задачей является повышение пропускной способности Транссибирской и Байкало-Амурской магистралей, на которые возлагается наибольший объем перевозок в восточном направлении. Для решения этой задачи необходима комплексная оценка состояния объектов инфраструктуры железнодорожного транспорта. Целью исследования является анализ эксплуатационных характеристик и  определение максимальной пропускной способности железнодорожной станции, которая расположена на горно-перевальном участке Транссибирской магистрали и является ее лимитирующим элементом. Авторами предложен и применен оригинальный комплексный инструментарий для моделирования работы железнодорожной станции, позволяющий повысить достоверность результатов исследования.

Материалы и  методы. В  качестве основного инструмента исследования используется имитационное моделирование. Для повышения достоверности результатов применяется два альтернативных подхода: первый основан на использовании программного обеспечения AnyLogic, а второй — на теории массового обслуживания с разработкой авторского программно-алгоритмического аппарата.

Результаты. Построены две взаимодополняющие имитационные модели, с их помощью проведены вычислительные эксперименты, по результатам которых выполнен сценарный анализ работы станции, в том числе определены показатели эффективности при различных интервалах движения поездов.

Обсуждение и заключение. Установлено, что рассмотренная станция способна обеспечить пропуск поездопотока при интервале движения поездов от 11 мин и более. Для его уменьшения потребуется реконструкция станции. Показано, что для исследования работы железнодорожных станций можно использовать аппарат теории массового обслуживания, позволяющий сократить трудоемкость построения и анализа модели.

1. Жарков М.Л., Казаков А.Л., Супруновский А.В. Оценка пропускной способности однопутного участка БАМа с использованием теории массового обслуживания // Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (Вестник ВНИИЖТ). 2023. Т. 82, №4. С. 370–384. https://doi.org/10.21780/2223-9731-2023- 82-4-370-384. EDN: https://elibrary.ru/omugju.

2. Сотников Е.А., Гоник М.М., Хомяков С.В., Михайлов С.В. Имитационная модель определения рациональных размеров неснижаемого резерва локомотивов на станциях их оборота // Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (Вестник ВНИИЖТ). 2018. Т. 77, №3. С. 157–164. https://doi.org/10.21780/2223-9731-2018-77-3-157-164. EDN: https://elibrary.ru/xrroeh.

3. Козлов П.А., Вакуленко С.П., Евреенова Н.Ю. Методы исследования проектов развития объектов транспортной инфраструктуры // Академик Владимир Николаевич Образцов — основоположник транспортной науки: труды международной науч.-практ. конф., посвященной 125-летию университета, Москва, 22 октября 2021 г. М.: РУТ МИИТ, 2021. С. 174–181. https://doi.org/10.47581/2022/Obrazcov.25. EDN: https://elibrary.ru/wylmqu.

4. Любченко А.А., Бартош С.В., Смирнов В.А., Castillo P.Á. Дискретно-событийная модель железнодорожного узла в среде AnyLogic // Динамика систем, механизмов и машин. 2016. №3. С. 87–92. EDN: https://elibrary.ru/xbfksh.

5. Рахмангулов А.Н., Корнилов С.Н., Мишкуров П.Н., Александрин Д.В. Имитационные модели в цифровых двойниках железнодорожных узлов // Вестник Уральского государственного университета путей сообщения. 2022. №3 (55). С. 43–59. https:// doi.org/10.20291/2079-0392-2022-3-43-59. EDN: https://elibrary.ru/hhjeev.

6. АлександровА.Э., КовалевИ.А., ПермикинВ.Ю., СуринА.В., Лесных В.В. Логическая верификация оптимизационной модели переработки вагонопотоков на сортировочной станции // Транспорт Урала. 2022. №2 (73). С. 17–22. https://doi.org/10.20291/1815-9400-2022-2-17-22. EDN: https://elibrary.ru/oxnzrs.

7. Бессоненко С.А., Осипов Н.И., Медведев В.И. Оценка эффективности интервального регулирования движения поездов как альтернативы сооружению вторых главных путей // Вестник Сибирского государственного университета путей сообщения. 2023. №4 (67). С. 21–29. https://doi.org/10.52170/1815-9265_2023_67_21. EDN: https://elibrary.ru/getujp.

8. Король Р.Г., Числов О.Н. Моделирование терминально-логистических процессов переработки внешнеторговых грузов на пограничной станции Гродеково // Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (Вестник ВНИИЖТ). 2022. Т. 81, №3. С. 258–266. https://doi.org/10.21780/2223-9731-2022-81-3-258-266. EDN: https://elibrary.ru/cgqhjd.

9. Багинова В.В., Кузьмин Д.В. Применение алгоритмов маршрутизации агента при разработке дискретно-событийных имитационных моделей с использованием инструментов железнодорожной библиотеки AnyLogic // Вестник Уральского государственного университета путей сообщения. 2023. №2 (58). С. 109–118. https://doi.org/10.20291/2079-0392-2023-2-109-118. EDN: https://elibrary.ru/pziltm.

10. Власов М.А., Казаков А.Л., Супруновский А.В. Моделирование участковой железнодорожной станции Байкало-Амурской магистрали в среде AnyLogic // Вестник Уральского государственного университета путей сообщения. 2025. №3 (67). С. 41–52. https://doi.org/10.20291/2079-0392-2025-3-41-52. EDN: https://elibrary.ru/oajteh.

11. Дудакова А.В., Упырь Р.Ю. Моделирование технологических процессов на примере работы приемо-отправочного парка участковой станции с использованием среды имитационного моделирования AnyLogic // Общество. 2023. №3-1 (30). С. 37–40. EDN: https://elibrary.ru/epqmdp.

12. Корнилов С.Н., Мишкуров П.Н., Антонов А.Н. Оптимизация работы промышленного железнодорожного транспорта в условиях реконструкции на металлургических предприятиях // Вестник транспорта Поволжья. 2025. №5 (113). С. 78–84. EDN: https://elibrary.ru/xbijhk.

13. Сотников И.Б. Взаимодействие станций и участков железных дорог. М.: Транспорт, 1976. 270 с.

14. Dorda M., Teichmann D. Modelling of Freight Trains Classification Using Queueing System Subject to Breakdowns. Mathematical Problems in Engineering. 2013;2013(1):1–11. https://doi.org/10.1155/2013/307652.

15. Шабельников А.Н., Шаповалова Ю.В. Моделирование систем технического обслуживания объектов инфраструктуры железнодорожного транспорта на основе теории массового обслуживания // Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (Вестник ВНИИЖТ). 2018. Т. 77, №3. С. 165–171. https:// doi.org/10.21780/2223-9731-2018-77-3-165-171. EDN: https://elibrary.ru/xrroep.

16. Москвичев О.В., Москвичева Е.Е., Грузд А.А. Научно-методический подход к интеграции цифровых технологий в работу железнодорожных грузовых станций и примыкающих путей необщего пользования // Транспорт Российской Федерации. Журнал о науке, практике, экономике. 2025. №3 (118). С. 43–47. EDN: https://elibrary.ru/xgbqlt.

17. Карасев С.В., Калидова А.Д. Моделирование пропуска поездопотоков через однопутный лимитирующий элемент трассы при организации скоростного движения с использованием существующей инфраструктуры // Вестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (Вестник ВНИИЖТ). 2018. Т. 77, №1. С. 34–43. https://doi.org/10.21780/2223-9731-2018-77-1-34-43. EDN: https://elibrary.ru/yrnrxq.

18. Weik N., Niebel N., Nießen N. Capacity analysis of railway lines in Germany — A rigorous discussion of the queueing based approach. Journal of Rail Transport Planning & Management. 2016;6(2):99–115. https://doi.org/10.1016/j.jrtpm.2016.06.001.

19. Weik N., Nießen N. Quantifying the effects of running time variability on the capacity of rail corridors. Journal of Rail Transport Planning & Management. 2020;15(5):100203. https://doi.org/10.1016/j.jrtpm.2020.100203.

20. Казаков А.Л., Павидис М.М. О современных методах моделирования работы сортировочной станции // Транспортная инфраструктура Сибирского региона. 2019. Т. 1. С. 110–117. EDN: https://elibrary.ru/zrnuts.

21. Жарков М.Л., Казаков А.Л., Супруновский А.В., Павидис М.М. Моделирование крупнейшей в мире железнодорожной сортировочной станции с использованием теории массового обслуживания // Вестник Уральского государственного университета путей сообщения. 2021. №3 (51). С. 4–14. https://doi.org/10.20291/2079-0392-2021-3-4-14. EDN: https://elibrary.ru/jfibuc.

22. Бычков И.В., Жарков М.Л., Казаков А.Л. Оценка технико-технологических решений по использованию инфраструктуры на однопутном участке Восточного полигона // Бюллетень Объединенного ученого совета ОАО «РЖД». 2025. №1-2. С. 41–51.

23. Бушуев С.В., Ковалев И.А. Восстановление движения после отказов с применением виртуальной сцепки поездов // Автоматика на транспорте. 2024. Т. 10, №1. С. 64–73. https://doi.org/10.20295/2412-9186-2024-10-01-64-73. EDN: https://elibrary.ru/rxirjc

24. Weik N. Macroscopic traffic flow in railway systems — A discussion of the applicability of fundamental diagrams. Journal of Rail Transport Planning & Management. 2022;23(5):100330. https://doi.org/10.1016/j.jrtpm.2022.100330.

25. Лемперт А.А., Жарков М.Л., Казаков А.Л., Ву Х.З. Моделирование морского контейнерного терминала с использованием сети массового обслуживания // Управление большими системами. 2024. №112. С. 310–337. https://doi.org/10.25728/ubs.2024.112.15. EDN: https://elibrary.ru/dclwoc.