Организация эффективного взаимодействия железнодорожного и морского транспорта в припортовых транспортных узлах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.08, кандидат технических наук Новиков, Петр Андреевич

• Новиков, Петр Андреевич
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Новиков, Петр Андреевич

Введение.

Глава 1. Проблемы взаимодействия железнодорожного и морского транспорта и существующие методы его оптимизации.

1.1. Основные проблемы взаимодействия.

1.2. Существующий уровень взаимодействия в припортовых районах.

1.3. Причины задержек составов на подходах к портам.

1.4. Анализ существующих методов расчета железнодорожных станций и узлов.

1.5. Сравнительная характеристика различных методов расчета транспортных систем.

Выводы к главе 1.

Глава 2. Теоретические основы рационального взаимодействия.

2.1 Структура и функции подсистем во взаимодействующих системах.

2.1.1 Структура зон взаимодействия.

2.1.2. Зоны ближнего взаимодействия.

2.1.3. Зоны среднего взаимодействия.

2.1.4. Зоны дальнего взаимодействия.

2.2. Методы оптимизации взаимодействия.

2.2.1. Метод динамического согласования МДС.

2.2.2. Имитационный метод динамического согласования И-МДС.

2.3. Динамические резервы железнодорожной подсистемы взаимодействия.

2.4. Прогнозирование транспортных потоков в зоны взаимодействия.

2.4.1.Связь точности прогноза потоков и организации взаимодействия.

2.4.2. Прогнозирование потоков в плановой экономике.

2.4.3. Прогнозирование на основе индикаторов развития рыночной экономики.

2.4.4. Снижение неопределенности прогноза методом глубокого моделирования транспортно — хозяйственных связей.

Выводы к главе 2.

Глава 3. Методика расчета технических и технологических параметров припортовой станции (узла).

3.1. Сущность технических и технологических параметров.

3.2. Двойственная функция узла.

3.3. Имитационная система ИСТРА как метод расчета транспортных узлов.

3.4. Поиск рациональных структурных и технологических решений с помощью системы ИСТРА.

3.4.1. Оптимизация в системе ИСТРА.

3.4.2. Расчет параметров рациональной структуры транспортного узла.

Выводы к главе 3.

Глава 4. Логистическая организация согласованного подвода грузов.

4.1. Современная информационно-технологическая среда и возможность ее совершенствования.

4.2. Организация логистического процесса.

4.3.Технология подвода грузов к портам по прямому варианту вагон-судно.

4.4. Организация прогноза подвода грузов к порту.

4.5. Организационное обеспечение логистического процесса.

Выводы к главе 4.

Глава 5. Исследование эффективности согласованного взаимодействия.

5.1. Техническая характеристика комплексов и устройств ОАО «Новороссийский морской торговый порт».

5.2. Технология взаимодействия станции и порта.

5.2.1.Оперативное руководство маневровой и грузовой работой.

5.2.2.Совместное планирование работы станции и порта.

5.3.Технология работы станции Новороссийск.

5.3.1.Обработка поездов по прибытии на станции Новороссийск.

5.3.2. Формирование составов поездов.

5.3.3.Порядок подачи и уборки вагонов на подъездные пути порта.

5.4. Влияние адаптивного управления на параметры взаимодействия.

Выводы к главе 5.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Организация эффективного взаимодействия железнодорожного и морского транспорта в припортовых транспортных узлах»

Проблема взаимодействия железнодорожного и морского транспорта в припортовых транспортных узлах является одной из самых болезненных, и она постоянно обсуждается. Так один из топ менеджеров ОАО «РЖД» в статье в газете «Гудок» № 26 от 18 февраля 2008 г. говорит: За 13 дней февраля погрузка в портах составляла 4,9 тыс. вагонов в сутки, но это всего 72% от возможностей портов. Из-за этого на сети «брошено» 69 поездов. Наибольшее их количество скопилось на СевероКавказской дороге. Одними из основных причин стали нехватка торгового флота и жесткие погодные условия в Новороссийске. Кроме того, на СевероКавказской ж.д. в адрес Новороссийского порта простаивает 1829 вагонов с черными металлами». И это далеко не худшая ситуация. Бывают периоды, когда «брошенными» оказываются и более двухсот составов. На совместных совещаниях руководителей двух видов транспорта стандартными претензиями являются несоответствие технического развития стыковой подсистемы и неправильный подвод транспортных средств противоположной стороны.

Анализ показывает, что проблема эффективного взаимодействия включает три взаимосвязанные части — взаимодействие техническое, технологическое и согласование управления (рис. 0.1.).

Поэтому необходимо, во-первых, грамотно рассчитать технические параметры взаимодействующих подсистем. Проблема очень непростая. В настоящее время она решается весьма упрощенно. Так, при обосновании инвестиций в развитие Новороссийского узла, где планируется ввести в строй 10 новых терминалов, проектная организация при расчете пропускной способности будущего узла исходила из следующей логики — если горловина пропустит поток, то и станция пропустит, а горловина пропустит, если уровень загрузки наиболее загруженной стрелки меньше 100%. Как будет показано ниже, это крайне ошибочная логика. Но все сделано в соответствии с существующими инструкциями.

Рис. 0.1. Составные части проблемы взаимодействия железнодорожного и морского транспорта

Во-вторых, нужно разработать принципы построения управляемой технологии с двух сторон взаимодействия. При этом следует исходить из принципа, что более управляемая технология должна быть с той стороны, в которой объективно возможна большая управляемость. В данном случае, это железнодорожная подсистема, ибо подходящий поток более многоструйный (для погрузки одного судна требуется груз из нескольких сот вагонов).

В диссертации предполагается разработать принципы эффективного взаимодействия, предложить методы его оптимизации, сформулировать методику расчета параметров взаимодействующих подсистем и разработать логистику согласованного подвода грузов.

Рассматривается проблема взаимодействия при экспортных потоках, как наиболее острая и содержательная. Проверку предлагаемых подходов предполагается осуществить на примере Новороссийского транспортного узла, который является «узким» местом в этой области (два наиболее развитых порта на Черном море - Одесса и Ильичевск - отошли к Украине).

Заключение диссертации по теме «Управление процессами перевозок», Новиков, Петр Андреевич

Выводы к главе 5.

1. Основа Новороссийского транспортного узла ст. Новороссийск имеет сложную технологию и является местом, где пересекаются и взаимодействуют многоструйные потоки в условиях значительной неравномерности. Поэтому здесь необходима гибкая, адаптивная технология.

2. Диспетчеру трудно (практически невозможно) «проиграть» в уме возможные варианты развития событий и выбрать рациональные варианты. Необходимы автоматизированные оптимизирующие процедуры. Ими могут служить предложенные в диссертации методы МДС и И-МДС.

3. Расчеты на подробной имитационной модели показали, что с применением методов МДС и И-МДС существенно улучшаются параметры взаимодействия двух видов транспорта в транспортном узле — сокращаются межоперационные простои, улучшается использование путей, локомотивов, терминалов и т.п. Существенно сокращается время нахождения вагонов в узле.

4. Создание системы АСУ в узле на базе предложенных оптимизирующих процедур может значительно улучшить управление процессами в транспортном узле и, тем самым, сделать взаимодействие более рациональным.

Заключение.

В диссертации разработаны научные основы эффективного взаимодействия двух важнейших видов транспорта, внедрение которых позволит снизить простои вагонов и судов, повысить полезное использование терминалов, путей, локомотивов и складов, а также оптимизировать управление потоками.

При этом получены следующие результаты:

1. Обоснована необходимость и сформулированы принципы структурирования пространства взаимодействия, предложена структура зон и функции каждой для рассматриваемой проблемы. Отсутствие четкой структуры не позволяло построить эффективную технологию взаимодействия и приводило к неоправданно огромным простоям тысяч вагонов, а также судов, нерациональному использованию путей, локомотивов, терминалов и т. д.

2. Сформулированы критерии и предложены методы оптимизации управления потоками в различных зонах с учётом их объективно выполняемых функций. Показано, что критерии и методы оптимизации будут разными в различных зонах. Это позволяет построить рациональную структурированную технологию.

3. Разработан оригинальный метод автоматизированного расчёта режима согласованного подвода грузов к терминалам, реализованный в имитационной модели. Метод может быть использован в качестве оптимизирующего блока в АСУ транспорта припортовых узлов. Здесь пересекаются и взаимодействуют многоструйные потоки в условиях значительной неравномерности. Поэтому здесь необходима гибкая, адаптивная технология. Диспетчеру трудно (практически невозможно) «проиграть» в уме возможные варианты развития событий и выбрать рациональные варианты. Необходимы автоматизированные оптимизирующие процедуры. Ими могут служить предложенные в диссертации методы МДС и И-МДС.

4. Разработана методика расчёта технических и технологических параметров транспортных узлов с помощью имитационного моделирования, что необходимо для построения гармоничной инфраструктуры и согласованной технологии взаимодействующих видов транспорта. Предложены специальные процедуры, ускоряющие процесс оптимизации.

5. Предложен способ реализации разработанных подходов для реального объекта с анализом информационной среды и существующей структуры управления перевозками. Показано, что информационная среда достаточно развита для построения АСУ припортовых транспортных узлов, чтобы создать технологию, управляемую автоматизировано, на базе предложенных методов. Существующая структура управления перевозками может обеспечить внедрение разработанной технологии.

6. Проведено исследование эффективности предложенной технологии взаимодействия с помощью экспериментов на подробной имитационной модели. Расчеты показали, что с применением методов МДС и И-МДС существенно улучшаются параметры взаимодействия двух видов транспорта в транспортном узле - сокращаются межоперационные простои, улучшается использование путей, локомотивов, терминалов и т.п. Существенно сокращается время нахождения вагонов в узле.

7. Внедрение четко структурированных, гибких, автоматизированно управляемых технологий на базе корректно выбранных критериев и методов оптимизации может существенно улучшить взаимодействие железнодорожного и морского транспорта и сократить непроизводительные простои транспортных средств.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Новиков, Петр Андреевич, 2008 год

1. Адлер Г., Дьяков Ю.В. Исследование вопросов комплексного усиления пропускной способности двухпутных линий и входных элементов узлов. Труды МИИТ, вып. 469, 1975, с. 42-75.

2. Акулиничев В.М., Бодюл В.И., Казюлин Г.Е. Определение межоперационных простоев вагонов на сортировочных станциях. Труды МИИТ, вып. 379, М., 1974, с. 3-10.

3. Акулиничев В.М., Кудрявцев В.А., Корешков А.Н. Математические методы в эксплуатации железных дорог. М., Транспорт, 1981, 224 с.

4. Акулиничев В.М. Оптимизация технико-экономических параметров сортировочных станций на основе прогрессивной системы организации вагонопотоков. Труды МИИТ, вып. 774, М., 1986, с. 510.

5. Ашукин Д.Д., Некрашевич В.И. Определение оптимального резерва локомотивов грузового движения. Вестник ВНИИЖТ, 1968, № 4, с. 33-37.

6. Баранов A.M., Козлов В.Е., Чернюгов А.Д. Рациональная загрузка железнодорожных линий. Труды ВНИИЖТ, вып. 361, М., Транспорт, 1963, 207с.

7. Бартенев П.В. Железнодорожные станции и узлы. М., Трансжелдориздат, 1953, 504 с.

8. Болотный В .Я. Развитие железнодорожных станций и узлов. Ж.-д. транспорт, 1981, № 5, с.11-14.

9. Бураков В.А. Способ наращивания пропускной способности. Ж.-д. транспорт, 1988, № 11, с.27-30.

10. Бусленко Н. П. Моделирование сложных систем. — М.: Наука, 1988.

11. Быкадоров А.В. Системное исследование технологии, оснащения, пропускной и перерабатывающей способности технических станций. Автореферат дис. на соиск. уч. степ. докт. техн. наук. М., МИИТ, 1981,42 с.

12. Вагнер Г. Основы исследования операций. Том 2.М., Мир, 1973,448с.

13. Васильев И.И. Определение необходимой мощности отдельных элементов станции. Труды ЛИИЖТ, вып. 140, М., Трансжелдориздат, 1949, с. 67-93.

14. Веников В. А., Веников Г. В. Теория подобия и моделирования. — М.: Высшая школа, 1984.

15. Вентцель Е.С. Исследование операций. М., Советское радио, 1972, 552с.

16. Ветухов Е.А. и др. Резервы железнодорожных станций. М., Транспорт, 1971, 104 с.

17. Герасимов А.С. Перерабатывающая способность сортировочных станций. М., Трансжелдориздат, 1957, 149 с.

18. Гнеденко Б. Д., Коваленко И. Н. Введение в теорию массового обслуживания. — М.: Наука, 1987.

19. Головин Ю. А., Яковлев С. А. Применение языков моделирования в обучении методам программной имитации сложных систем // Тез. докл. 6-й Междунар. конф. «Региональная информатика- 98»; Ч. 1. — СПб, 1998.

20. Громов Г. Р. Очерки информационной технологии. — М.: Инфоарт., 1992.

21. Грунтов П.С. Расчет числа путей парков приема и отправления. Труды БелИИЖТ, вып. 26, Минск, 1963, с. 70-91.

22. Дегтярев Ю. И. Исследование операций. — М.: Высшая школа, 1986.

23. Деловое планирование (Методы. Организация. Современная практика): Учеб. пособие / Под ред. В. М. Попова. — М.: Финансы и статистика, 1997. — 368 с.

24. Дьяков Ю.В. Этапное развитие линий и станций, Труды МИИТ, вып. 716, М., 1982, с. 3-20.

25. Ермаков С. М., Мелос В. Б. Математический эксперимент с моделями сложных стохастических систем. — СПб.: Изд. ГУ, 1993.

26. Ермольев Ю.М., Гуленко В.П. О численных методах решения задач оптимального управления. //Кибернетика, 1966. №1. С. 120-121.

27. Жук Е. Имитационное моделирование работы сортировочной станции при составлении графика движения поездов. Вестник ВНИИЖТ, 1995, № 3, с. 45-47.

28. Земблинов С.В., Таль К.К., Гликман М.С. Основы методики расчета потребного числа путей на участковых и сортировочных станциях. Информационное письмо ЦНИИ МПС № 369, М., Трансжелдориздат, 1956, 27с.

29. Имитационное моделирование производственных систем/ Под ред. А.А.Вавилова. — М.: Машиностроение; Берлин: Техник, 1983.

30. Калашников В. В., Ранее С. Т. Математические методы построения стохастических моделей обслуживания. — М.: Наука, 1988.

31. Каляное Г. Н. CASE структурный системный анализ. — М.: Лори, 1996.

32. Кандрашина Е.Ю., Литвинцева Л.В., Поспелов Д.А. Представление знаний о времени и пространстве в интеллектуальных системах, — М.: Наука, 1989.

33. Карейша С.Д. Железнодорожные станции. М., Транспечать НКПС, 1930, 304 с.

34. Касимов Ю. Введение в современную теорию инвестирования. Часть 1. Деловой партнер. N 1, 1996. — С. 14 27; N 2, 1996. — С. 32— 38.

35. Клейнен Док. Статистические методы в имитационном моделировании. — М.: Статистика, 1978.

36. Козин Б.С. Этапное развитие транспортных устройств. Труды ИКТП, М., Транспорт, 1973, 164 с.

37. Козлов И.Т. Пропускная способность транспортных систем. М., Транспорт, 1985, 214 с.

38. Козлов П.А. Теоретические основы, организационные формы, методы оптимизации гибкой технологии транспортногообслуживания заводов черной металлургии. — Докторская диссертация. Липецк: ЛПИ, 1986.

39. Козлов П.А., Козлова В.П. Оценка инфраструктурных транспортных проектов методом имитационного моделирования. Ж.-д. транспорт, № 7, 2008.- с.36-38.

40. Колемаев В. А. Математическая экономика: Учебник для вузов. — М.: ЮНИТИ, 1998. —240 с.

41. Колесник А. П. Компьютерные системы в управлении финансами. — М.: Финансы и статистика, 1994. — 312 с.

42. Кривулин Н. К. Оптимизация сложных систем при имитационном моделировании // Вестник Ленингр. Ун-та. 1990. № 8.

43. Линник И. Ю. Улучшение скорости сходимости метода Монте-Карло в некоторых задачах теории массового обслуживания // Кибернетика. № 5. 1978.

44. Лукасевич И. Я. Анализ финансовых операций. Методы, модели, техника вычислений. —М.: Финансы, ЮНИТИ, 1998. — 400 с.

45. Макарочкин A.M., Дьяков Ю.В. Использование и развитие пропускной способности железных дорог. М., Транспорт, 1981, 287 с.

46. Макроэкономическая модель экономики и транспорта. М., Аналитический центр ВНИИЖТа, 2006.

47. Математическое описание элементов экономики. — М.: Физматлит, 1994, — 416 с.

48. Математическая теория планирования эксперимента / Под ред. С. М. Ермакова. — М.: Наука, 1983.

49. Марк Д. А., Мак-Гоуен К. SADT. — Методология структурного анализа и проектирования — М.: Метатехнология, 1993.

50. Мартынов И.М., Сотников Е.А., Тулупов Л.П., Кутыев Г.М., Шабалин Н.Н. Эксплуатационные расчеты с применением теории вероятностей. М., Транспорт, 1970, 239 с.

51. Методические рекомендации по оценке инвестиционных проектов на железнодорожном транспорте. М., 1998, 123 с.

52. Методические указания по сравнению вариантов проектных решенийожелезнодорожных линий, узлов и станций. М., ВПТИТРАНССТРОИ, 1988, 468 с.

53. Методические указания по экономическим изысканиям на железнодорожном транспорте. М., Гипротранстэи, 1989.

54. Методика анализа и прогнозирования конъюнктуры рынка перевозок грузов с использованием эконометрических моделей. М., ВНИИЖТ, 2004.

55. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования. М., Информэнерго, 1994, 80 с.

56. Методические указания по сравнению вариантов проектных решений железнодорожных линий, узлов и станций. М., ВПТИТРАНССТРОЙ, 1988, 468 с.

57. Митропольский А.И. Техника статистических вычислений. М., Физматгиз, 1961, 479 с.

58. Моисеев Н. Н. Математические задачи системного анализа. — М.: Наука, 1981.

59. Негрей В .Я. Научные основы расчетов и проектирования железнодорожных станций и узлов. Автореферат дис. на соиск. уч. степ, докт.техн.наук. Ленинград, ЛИИЖТ, 1987, 35 с.

60. Никитин В.Д. О графоаналитических приемах расчета путей станции. Труды МНИТ, вып. XII, М., Транспечать НКПС, 1929, с. 295-308.

61. Николис Г., Пригожин И. Познание сложного. Введение. — М.: Мир, 1990.

62. Организация движения на железнодорожном транспорте. Под общ. ред. И.Г.Тихомирова. Минск, Высшая школа, 1969.

63. Персианов В.А., Скалов К.Ю., Усков Н.С. Моделирование транспортных систем. М., Транспорт, 1972, 208 с.

64. Персианов В.А. Станции и узлы в современной транспортной системе (проблемы, мнения, идеи). Ж.-д. транспорт, 1980, № 2, с. 4856.

65. Персианов В.А., Милославская С.В. Нынешние проблемы станций и узлов. Ж.-д. транспорт, 1994, № 9, с. 2-15.

66. Писарев С.Г. Пропускная способность двухпутных магистралей, станций и метрополитенов. Труды МИИТ, выпуск XX, Л., ОГИЗ-Гострансиздат, 1932, 255 с.

67. Питерсон Док. Теория сетей Петри и моделирование систем. — М.: Мир, 1984.

68. Позамантир Э.И. Оптимальное оперативное планирование потоков продукции и работы транспорта.-В кн.: Проблемы прогнозирования и оптимизации работы транспорта. Под ред. Л.В.Канторовича и В.Н.Лившица. -М.: Наука, 1982. С. 275-295.

69. Поттгофф Г. Об определении числа путей на станциях. Ж.-д. транспорт, 1958, № 9, с. 82-87.

70. Поттгофф Г. Метод расчета пропускной способности входных горловин станций. Ж.-д. транспорт, 1963, № 8, с. 88-91.

71. Правдин Н.В., Негрей В.Я., Негрей Н.П. Методика этапного развития сортировочных станций. Транспортное строительство, 1983,№4,с.6-8.

72. Прицкер А. Введение в имитационное моделирование и язык СЛАМП. — М.: Мир, 1987.

73. Проектирование и программная реализация экспертных систем на персональных ЭВМ / Под ред. Д. Фохта. — М.: Финансы и статистика, 1990.

74. Романцев В. В., Яковлев С. А. Моделирование систем массового обслуживания. — СПб.: Полюсом, 1995.

75. Руководство по расчету станций методом моделирования на БЭСМ-4. ЦНИИС, Мосгипротранс, М., 1975, 112 с.

76. Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий. — М. : Радио и связь, 1993. —320 с.

77. Савченко И.Е., Земблинов С.В., Страковский И.И. Железнодорожные станции и узлы. М., Транспорт, 1967, 467 с.

78. Скалов К.Ю. и др. Развитие и реконструкция станций и узлов. М., Транспорт, 1972,286 с.

79. Советов Б. Я. Информационная технология. — М.: Высшая школа, 1994.

80. Советов Б. Я., Яковлев С. А. Моделирование систем — М.: Высшая школа, 1998.

81. Сотников Е.А. Интенсификация работы сортировочных станций. М., Транспорт, 1979, 259 с.

82. Таль К.К. О методике расчетов пропускной способности станций. Ж.-д. транспорт, 1960, № 12, с. 47-51.

83. Технология системного моделирования / Под ред. С. В. Емельянова.—М.: Машиностроение; Берлин: Техник, 1989.

84. Тишкин Е.М., Бородин А.Ф. Управление вагонопотоками в системе ДИСПАРК. Вестник ВНИИЖТ, 1998, № 1, с. 9-13.

85. Федотов Н.И. Мощности станционных устройств при колебаниях объема работы. Новосибирск, Труды НИИЖТ, 1968, вып. 81с. 4-97.

86. Философские основы моделирования сложных систем управления / Андрющенко М. Н., Советов Б. Я., Яковлев С. А. и др. // Системный подход в технических науках (Методологические основы): Сб. научн. тр. — Л.: Изд АН СССР, 1989.

87. Форрестер Док. Основы кибернетики предприятия. — М.: Прогресс, 1981.

88. Хакен Г. Синергетика. Иерархии неустойчивостей в самоорганизующихся системах и устройствах. — М.: Мир, 1985.

89. Хорафас Д.Н. Системы и моделирование. М., Мир, 1967, 418 с.

90. Шабалин Н.Н. Расчет мощности сортировочных устройств. Ж.-д. транспорт, 1967, № 7, с. 39-42.

91. Шаров В.А. Особенности технологии работы и развития технических станций на особо грузонапряженных линиях. В сб. "Основные требования к параметрам особо грузонапряженных линий". М., ВНИИЖТ, 1988, с.30-39.

92. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем. Искусство и наука. — М.:Мир, 1978.

93. Шрапбер Т. Док. Моделирование на GPSS. — М.: Машиностроение, 1980.

94. Шлеер С, Мейлор С. Объектно-ориентированный анализ: моделирование мира в состояниях. — Киев: Диалектика, 1993.

95. Яковлев С. А. Эволюционные имитационные модели процессов и систем как методологическая основа интеллектуальных технологий обучения // Тез. докл. Меж дунар. конф. «Современные технологии обучения». — СПб., 1996.

96. Тишкин Е.М. Автоматизация управления вагонным парком. — М.: Интекст, 2000. 224 с.

97. Шаров В.А. Технологическое обеспечение перевозок грузов железнодорожным транспортом в условиях рыночной экономики. — М.: Интекст, 2001.-198 с.

98. Савин В.И. Математические методы оптимального планирования работы флота и портов. — М.: Транспорт, 1969. 168 с.

99. Шумская О.А. Календарное планирование маршрутных перевозок в АСУЖТ /Дисс. на соиск. уч. ст. канд. тех. наук: 05.13.06. — М.: 1988.