Расчет оптимальной схемы обращения пассажирских поездов на полигоне железных дорог тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.08, кандидат технических наук Шмаль, Вадим Николаевич

• Шмаль, Вадим Николаевич
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Шмаль, Вадим Николаевич

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Краткий обзор и анализ отечественных и зарубежных научных исследований

1.2. Постановка задачи оптимизации схем обращения пассажирских поездов

1.3. Выводы

2. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКИ

УДОБСТВА ДЛЯ ПАССАЖИРОВ ВРЕМЕНИ ОТПРАВЛЕНИЯ И ПРИБЫТИЯ ПОЕЗДОВ НА СТАНЦИИ И КОРРЕКТИРОВКА СХЕМ ОБРАЩЕНИЯ ПОЕЗДОВ НА ОСНОВЕ ПОЛУЧЕННЫХ ОЦЕНОК

2.1. Определение комплексной оценки удобства времени отправления и прибытия поездов на станцию

2.2. Получение аналитических зависимостей для определения оценки удобства времени прибытия и отправления поездов на станцию

2.3. Расчет комплексной оценки удобства для пассажиров времени прокладки поезда на графике

2.4. Математическая модель корректировки схем обращения пассажирских поездов на основе полученных оценок

2.5. Алгоритм снижения размерности и определение максимального числа итераций задачи оптимизации схем обращения пассажирских поездов

2.6. Повышение маршрутных скоростей

2.7. Моделирование предоставления технологических «окон»

2.8. Моделирование предоставления возможности пересадки пассажиров в железнодорожных узлах

2.9. Выводы

3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЛИКВИДАЦИИ ВРАЖДЕБНОСТИ

МАРШРУТОВ ПАССАЖИРСКИХ ПОЕЗДОВ В ГОРЛОВИНЕ

СТАНЦИИ

3.1 Входная и выходная информация

3.2. Описание структуры модели и принципа действия

3.3. Выводы

4. ПРОВЕРКА РАБОТОСПОСОБНОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКИ УДОБСТВА ДЛЯ ПАССАЖИРОВ ВРЕМЕНИ ОТПРАВЛЕНИЯ И ПРИБЫТИЯ ПОЕЗДОВ НА СТАНЦИИ И МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ КОРРЕКТИРОВКИ СХЕМ ОБРАЩЕНИЯ ПАССАЖИРСКИХ ПОЕЗДОВ НА ОСНОВЕ

ПОЛУЧЕННЫХ ОЦЕНОК

Выводы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Расчет оптимальной схемы обращения пассажирских поездов на полигоне железных дорог»

Актуальность темы диссертации. В транспортной системе России ведущее место занимает железнодорожный транспорт. Проводимые в настоящее время на железнодорожном транспорте структурные преобразования коренным образом меняют механизмы и процессы его функционирования. Конкуренция на рынке транспортных услуг заставляет перевозчиков изыскивать пути привлечения пассажиров с альтернативных видов транспорта.

ОАО «РЖД» является владельцем свыше 98% железнодорожной инфраструктуры общего пользования, осваивая около 40% пассажирооборота всей транспортной системы страны. Невзирая на убыточность пассажирских перевозок в дальнем сообщении, железная дорога и в обозримом будущем будет оказывать пассажирским компаниям услуги по предоставлению пользования инфраструктурой. Согласно «Стратегическому направлению научно-технического развития ОАО «Российские железные дороги» на период до 2015 г. («Белая книга» ОАО «РЖД»)» существует необходимость в создании метода оценки «нитки» графика движения поездов и установления на основе этой оценки взаимоотношений с клиентами, [49].

Применение данной методики позволит повысить конкурентоспособность пассажирских железнодорожных перевозок, качество обслуживания пассажиров, улучшить имидж и, в конечном итоге, повысить прибыль пассажирской компании.

На основе оценок «ниток» графика можно скорректировать существующие схемы обращения пассажирских поездов исходя из максимально возможного удобства для пассажиров времени отправления и прибытия поездов на станции, что позволит более эффективно использовать инфраструктуру железнодорожного транспорта при имеющемся техническом оснащении и наиболее полно удовлетворять потребность пассажиров в перевозке.

Цель и задачи исследования. Целью исследования является создание метода оптимизации схемы обращения пассажирских поездов дальнего следования на полигоне железных дорог с учетом максимально удобного отправления и прибытия поездов для пассажиров.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие основные задачи:

1. провести анализ отечественного и зарубежного опыта организации движения пассажирских поездов дальнего следования;

2. разработать комплексную оценку прокладки «нитки» поезда на графике движения поездов с учетом удобства для пассажиров времени отправления и прибытия поездов на станции, проследуемые поездом на протяжении всего маршрута следования, с учетом структуры пассажиропотока и размеров выручки от продаж билетов;

3. создать методику прокладки «ниток» поездов на графике движения, с учетом достижения максимального значения удобства времени;

4. предложить методику исключения враждебности маршрутов пассажирских поездов в горловинах станций, возникающей при корректировке схем обращения поездов;

5. разработать методику оценки эффективности оптимизации схем обращения пассажирских поездов на основе выбранных критериев оптимизации.

Объект диссертационного исследования — железнодорожные перевозки пассажиров в дальнем сообщении.

Предмет исследования - схемы обращения пассажирских поездов.

Методология и методы проведенного исследования основываются на:

- анализе существующих научных разработок отечественных и зарубежных ученых в области организации пассажирских перевозок на железнодорожном транспорте; математической обработке результатов обследования и статистических данных об их размерах, характере и распределении по времени;

- использовании методов теории вероятностей и математического моделирования эксплуатационных процессов, линейном и динамическом программировании.

Научная новизна; В результате проведенных исследований впервые:

- разработан метод комплексной оценки «ниток» графика движения поездов на основе удобства для пассажиров времени отправления и прибытия на станции, маршрута следования и категории поезда, композиции состава, существующего спроса на конкретную «нитку» графика;

- разработана многофакторная модель прокладки пассажирских поездов на графике движения с учетом максимальной суммарной оценки;

- разработана модель исключения враждебности маршрутов пассажирских поездов в горловинах станций, возникающей при корректировке схем обращения поездов. Данная модель также может быть применена при оперативном управлении движением поездов.

Практическая значимость полученных результатов.

Применение разработанных методик, при корректировке схем обращения пассажирских поездов,' позволит более эффективно использовать инфраструктуру железнодорожного транспорта, повысить его конкурентоспособность, привлечь пассажиров с других видов транспорта.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы и научные результаты, полученные автором, докладывались и получили одобрение на научных конференциях: «Современные проблемы управления перевозочным процессом. Повышение качества подготовки специалистов и уровня научных исследований» Международная научно-практическая б конференция (Москва, МИИТ, 2006); Девятая научно-практическая конференция «Безопасность движения поездов» (Москва, МИИТ, 2008); Международная научно-практическая конференция «Инновационные процессы в организации перевозок на транспорте» (Алма-Ата, 2008); Международная конференция «Математическое моделирование, оптимизация и информационные технологии» (Кишинев, 2008); Международная научно-практическая конференция «Тгапэ-МесЬ-Ай-СЬеш» (Москва, МИИТ, 2008); Юбилейная десятая научно-практическая конференция «Безопасность движения поездов» (Москва, МИИТ, 2009); Международная конференция «Математическое моделирование, оптимизация и информационные технологии» (Кишинев, 2009).

Публикации. Основные положения диссертационной работы и научные результаты опубликованы в 4 печатных работах, в том числе в одном, рекомендованном ВАКом.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Полный объем работы составляет 236 станиц, в том числе 122 страницы текста. В состав диссертационной работы включены 21 рисунок, 8 таблиц, 15 приложений.

Заключение диссертации по теме «Управление процессами перевозок», Шмаль, Вадим Николаевич

Выводы

1. Поезда, пользующиеся стабильно высоким спросом, корректируются незначительно, поскольку в существующем графике система освоения пассажиропотока автоматически их настроила.

2. Использование метода экспертных оценок позволяет выявить тенденцию улучшения или ухудшения прокладки «ниток» поезда на графике.

3. Корректировка схем обращения пассажирских поездов для выбранного направления Москва-Адлер, на основе полученных экспертных оценок и методик, позволяет для первого варианта (не учитывающего ввод дополнительных «ниток» поездов) повысить прибыль компании в среднем на 2% (1,51 млн. руб./мес., в ценах 2009 г.), за счет более удобного времени прокладки пассажирских поездов на графике. Для второго, при назначении дополнительных «ниток» поездов на период проведения зимних олимпийских игр 2014 г., выручка увеличится на 4% (3 млн. руб./мес., в ценах 2009 г.), по сравнению с существующим вариантом. При этом не учитывается объем выручки от продаж билетов в дополнительные поезда.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненное исследование позволило сделать следующие основные выводы:

1. Разработан метод расчета оценки прокладки «нитки» пассажирского поезда в дальнем сообщении, учитывающий удобство для пассажиров времени отправления и прибытия поезда на станции, маршрут следования и категорию поезда, композицию состава и существующий спрос на данную «нитку» графика. Получены аналитические зависимости удобства отправления и прибытия поездов в зависимости от времени.

2. Предложенная методика корректировки схем обращения пассажирских поездов, позволяет производить расчеты для полигона любой сложности (в том числе для всей сети железных дорог РФ).

3. Разработанная методика ликвидации враждебности маршрутов приема, отправления и проследования поездов в горловинах станций, возникающей при корректировке схем обращения, позволяет производить расчеты для горловин любой сложности. Критерием задачи являются минимальные суммарные задержки времени, распределенные с учетом категории поездов. Методика предусматривает возможность учета приема поездов на заданные приемо-отправочные пути, закрытия станционных и перегонных путей и стрелочных переводов в связи с ремонтными работами. Предложенная методика может быть использована также при автоматизации оперативного управления движением поездов.

4. Проведен анализ эффективности предлагаемых методик на примере направления Москва - Адлер. Рассчитаны два из варианта схем обращения пассажирских поездов. Первый вариант рассчитан исходя из существующих схем обращения пассажирских поездов. Второй предусматривает учет возможности прокладки дополнительных «ниток» графика комфортабельных поездов с повышенной маршрутной скоростью на период проведения зимних олимпийских игр 2014 г. Первый вариант позволит увеличить выручку от продажи билетов, за счет привлечения дополнительного пассажиропотока, на 1,51 млн. руб./мес. (в ценах 2009-го года) или на 2%. Во втором варианте ожидается увеличение объемов выручки на 4% (3 млн. руб./мес., в ценах 2009 г.).

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Шмаль, Вадим Николаевич, 2010 год

1. Беленький М.Н. К обследованию пассажирских, перевозок // Сб. науч. ст. / ТашИИТ. — 1963. — Вып. 25: Вопросы экономики транспорта. С. 145-160.

2. Беленький М.Н. Улучшение планирования показателей пассажирских перевозок.//Ж.-д. трансп. 1970. - №6. - С. 65-70.

3. Девятая научно-практическая конференция «Безопасность движения поездов» // Шмаль В.Н. Ликвидация враждебностей маршрутов пассажирских поездов в горловине станции, М.: МИИТ, 2008.-С. XI 10-11.

4. Жабров С.С. Оптимизация оперативного управления пассажирскими перевозками / С.С. Жабров: Дис. канд. техн. наук: 05.22.08. МИИТ. -М. - 1976.

5. Жабров С.С. Применение методов теории статистических решений при назначении и отмене пассажирских поездов / С.С. Жабров. — М.: МИИТ. 1980. - ДР 1489.

6. Жабров С.С. Технико-экономическая оценка целесообразности назначения и оптимизации движения пассажирских поездов / С.С. Жабров, В.А. Битев: Методические указания. — М.: МИИТ. — 1979.

7. Жабров С.С., Попов Ю.В. Оценка величины неудовлетворенного спроса на перевозки пассажиров железнодорожным транспортом. // Прогрессивная организация, техника и технология пассажирских перевозок. М., 1984. - С. 58-65.

8. Инструктивные указания по расчету плана формирования пассажирских поездов. — М.: МИИТ, 1984. 60 с.

9. Киселёв А.Н. Выбор рациональных схем формирования составов пассажирских поездов / А.Н. Киселёв: Дисс. канд. техн. наук: 05.22.08.-М.-МИИТ, 1988.

10. Кобзев П.П., Грицевская Е.В. Автоматизация расчета пассажиропотоков дальнего следования. // Ж.-д. трансп. — 1970. -№7. С. 33-35.

11. Колпаков B.C., Шубко В.Г. Совершенствование пассажирских перевозок. М.: Транспорт, 1983. - 58-61 с.

12. Кочнев Ф.П. Лучше использовать локомотивы и составы в пригородном сообщении / Ф.П. Кочнев // Электровозная и тепловозная тяга. 1963. №3. - С 22-24.

13. Кочнев Ф.П. Организация пассажирских перевозок на железнодорожном транспорте / Ф.П. Кочнев: Учебник для Вузов М.: Транспорт, 1950. 215-221 с.

14. Кочнев Ф.П. Пассажирские перевозки на железнодорожном транспорте / Ф.П. Кочнев: Учебник для Вузов М.: Транспорт, 1980.-201-208 с.

15. Кочнев Ф.П. Совершенствование технологии работы пассажирских станций / Ф.П. Кочнев // Железнодорожный транспорт 1954. №2. -С. 50-60.

16. Кочнев Ф.П., Максимович Б.М., Черномордик Г.И. Организация движения на железнодорожном транспорте / Ф.П. Кочнев, Б.М. Максимович, Г.И. Черномордик: Учебник для Вузов. М.: Транспорт, 1969. - 225-232 с.

17. Макарова Е.А. Повышение эффективности организации пассажирских перевозок на базе использования информационной среды АСУ «Экспресс» / Е.А. Макарова: Дис. канд. техн. наук:0522.08. ВНИИЖТ. - М. - 1999.116

18. Международная конференция «Математическое моделирование, оптимизация и информационные технологии» // Шмаль В.Н. Задача по оптимизации схем обращения пассажирских поездов. Кишинев, 2008. С. 44-49.

19. Международная конференция «Математическое моделирование, оптимизация и информационные технологии», Кишинев, 2009.

20. Международная научно-практическая конференция «Trans-Mech-Art-Chem» // Пазойский Ю.О., Шмаль В.Н. Задача по оптимизации схемы обращения пассажирских поездов в условиях возрастающего спроса. М.: МИИТ, 2008. С. 262-264.

21. Международная научно-практическая конференция «Инновационные процессы в организации перевозок на транспорте» // Пазойский Ю.О., Шмаль В.Н. Задача по оптимизации схем обращения пассажирских поездов. Алма-Ата, 2008.-С. 71-74

22. Моисеев В.Д. Автоматизация составления графиков и расписаний движения поездов. «Железнодорожный транспорт», 1957, №7.

23. Отчет по результатам стажировки группы специалистов хозяйства перевозок железных дорог России по организации работы на железных дорогах и структурных подразделениях Германии. Открытое акционерное общество «Российские железные дороги». 2007 г. с. 15-21

24. Пазойский Ю.О. Автоматизация разработки графика движения / Ю.О. Пазойский. М. - МИИТ. - 1977.

25. Пазойский Ю.О. Автоматизация разработки графика оборота пригородных составов / Ю.О. Пазойский: Дис. канд. техн. наук. -Моск. ин-т инж. ж-д. трансп. М.: 1977. - 181 с.

26. Пазойский Ю.О. Автоматизация составления схематического графика движения пригородных поездов / Ю.О. Пазойский // Вестник ВНИИЖТ. 1996. - №1. - с. 16-20.117

27. Пазойский Ю.О. Задача о назначениях со специальной матрицей стоимостей / Ю.О. Пазойский // Сборник трудов МИИТа. Вып. 385.-1970.

28. Пазойский Ю.О. Методы расчета размеров движения пригородных поездов / Ю.О. Пазойский // Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте: Труды второй научно-практической конференции. М.: МИИТ. - с. 19-20.

29. Пазойский Ю.О. Оптимизация графика оборота пригородных поездов / Ю.О. Пазойский // Оптимальная эксплуатация железных дорог: Сборник трудов МИИТа. вып. 420. - М.: МИИТ. - 1973 г. с. 130-148.

30. Пазойский Ю.О. Оптимизация параметров системы освоения пригородных пассажиропотоков в условиях мегаполиса / Ю.О. Пазойский. Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ). - М.: 2000. - 339 с.

31. Пазойский Ю.О. Организация пассажирских перевозок на железнодорожном транспорте (в примерах и задачах) / Ю.О. Пазойский, Л.С. Рябуха, В.Г. Шубко / Под ред. В.Г. Шубко. М.: Транспорт 1991.- 110-115с.

32. Пазойский Ю.О. Совершенствование алгоритма построения графика оборота пригородных составов / Ю.О. Пазойский // Сборник научн. трудов МИИТа. вып. 670. - М.: МИИТ, 1980.

33. Пазойский Ю.О. Теоретические основы расчета графика движения пригородных поездов / Ю.О. Пазойский // Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта: Тезисы второй научно-практической конференции. — М.: МИИТ, 1996.

34. Пазойский Ю.О., Жербина А.И., Шмаль В.Н. Организация дальних, местных и пригородных пассажирских перевозок в условиях функционирования пассажирских компаний: Методические указания к курсовой работе. М.: МИИТ, 2008. — 4-8 с.

35. Пазойский Ю.О., Панова О.Н. Выбор оптимальных параметров системы освоения пассажиропотоков в дальнем сообщении на железнодорожном транспорте. М.: Машиностроение. Журнал «Автоматизация и современные технологии» 2008. - №1.

36. Панова О.Н. Автоматизация процессов организации пассажирских железнодорожных перевозок в местном сообщении. — М.: Машиностроение. Журнал «Автоматизация и современные технологии» 2008. №3.

37. Панова О.Н. Методологические основы оптимизации параметров системы освоения дальних пассажиропотоков. — М.: Издательство ЛКИ, 2007. 160 с.

38. Правдин Н.В., Негрей В.Я. Прогнозирование пассажирских потоков. (Методика, расчеты, примеры). — М., Транспорт, 1980. 222 с.

39. Правдин Н.В., Рябуха Л.С., Лукашев В.И. Технология работы вокзалов и пассажирских станций. — М.: Транспорт. 1990, с. 319.

40. Рио Б. дел, Сафрис Л.В., Самарина H.A. Использование электронных цифровых машин для составления параллельного графика движения поездов. Изд-во Ростовского университета, 1959. С. 3-5.

41. Самарина H.A. Алгоритм оптимальной увязки поездов и локомотивов по пунктам оборота. Труды МИИТа, вып. 161. М., «Высшая школа», 1963.

42. Самарина H.A. Разработка на ЭЦВМ графика движения грузовых поездов для двухпутного направления. Труды МИИТа, вып. 307. М., «Транспорт» 1969.

43. Скрипников В.Е. Составление схематического графика движения пассажирских поездов / В.Е. Скрипников // Вестник ВНИИЖТа. — 1967. -№11. -с. 56-60.

44. Составление двухпутного графика движения поездов на ЭВМ. Самарина H.A. Изд-во «Транспорт», 1971 г., 1-124.

45. Стратегические направления научно-технического развития ОАО «Российские железные дороги» на период до 2015 г. («Белая книга» ОАО «РЖД») 31 августа 2007 г. №964.

46. Токарев Б.Е. Маркетинговые исследования: учебник. — М.: Экономисте», 2005. -225 с. (Homofaber).

47. Федоров В.А. Задачи построения схемы обращения пассажирских поездов / В.А. Федоров // Оптимальная эксплуатация железных дорог: Сборник трудов МИИТа. вып. 420. - М.: МИИТ. - 1973. -с. 3-6.

48. Хандкаров Ю.С. Составление графика движения пассажирских поездов при помощи ЭЦВМ / Ю.С. Хандкаров // Вестник ВНИИЖТа. 1964. - №5. - с. 58-61.

49. Шубко В.Г. Выбор оптимальных параметров системы освоения пассажиропотоков / В.Г. Шубко: Дис. канд. техн. наук: 02.22.08. -М.: МИИТ. 1968. - 274 с.

50. Шубко В.Г. Математическое моделирование системы освоения пригородных пассажиропотоков / В.Г. Шубко: Межвуз. сб. науч. тр. МИИТ. №869. - М.: МИИТ. - 1995.

51. Шубко В.Г. План формирования пассажирских поездов (теория, методика, расчеты) / В.Г. Шубко: Дис. докт. техн. наук. М.: МИИТ.-1985.-350 с.

52. Шубко В.Г., Разработка оптимальной схемы обращения пассажирских поездов на заданном полигоне сети / В.Г. Шубко, Ф.С. Гоманков // Оптимальная эксплуатация железных дорог: Сборник трудов МИИТ. вып. 420. - М.: МИИТ. - 1973.-е. 117129.

53. Щегловитов В.Н. Теория графика движения поездов. Часть 1-я. Основные свойства коммерческого графика. 402 с. Варшава 1909 г.

54. Энциклопедический социологический словарь / под ред. Г.В. Осипова. М.: ИСПИ РАН, 1995. С.67.

55. Юбилейная десятая научно-практическая конференция «Безопасность движения поездов» // Пазойский Ю.О., Шмаль В.Н. Разработка математической модели построения схематического графика движения пассажирских поездов. М.: МИИТ, 2009. С. X 23-26.

56. Braeutigam, Ronald R. "Consequences of Regulatory Reform in the American Railroad Industry." Southern Economic Journal, Vol. 59, No. 3 (Jan. 1993) pp. 468-480.

57. Dutch and Japanese railway reforms and exchanges / Didier van de Velde In: Japan Railway and Transport Review, July 2000 c.l6-22.

58. ECMT (European Conference of Ministers of Transport), (1996),

59. Roundtable 103: The Separation of Operations from Infrastructure in the121

60. Provision of Railway Services, Paris, June 1996 (ECMT (Европейская конференция министров транспорта), (1996), 103 "Круглый стол": отделение перевозок от инфраструктуры при предоставлении железнодорожных услуг, Париж, июнь 1996 года) с. 22-36.

61. Ellig, Jerry. "Railroad Deregulation and Consumer Welfare," Journal of Regulatory Economics, Vol. 21, No. 2 (2002) pp. 143-167.

62. Foelzer / Брандль: "Европейская интеграция, региональные структурные изменения и взаимодействие в Австрии"; рабочий документ Eureco от 2004 года. (стр. 80)

63. Profillidis, Vassilios A., (2001), "Separation of Railway Infrastructure and Operations", Japan Railway & Transport Review, 29, December 2001 c. 56-72.

64. Restructuring Sweden's railways: The unintentional deregulation, JanEric Nilsson, Swedish Economic Policy Review, vol. 9, (2002), nr 2, s. 229-254.

65. Vaterlaus, Stephan, Heike Worm, Jorg Wild, Harald Telser (2003): Liberalisierung und Performance in Netzsektoren. Bern: Strukturberichterstattung Nr.22 des Staatssekretariats fiir Wirtschaft. C. 110-125.