Теория выбора оптимального развития технического оснащения сети железных дорог тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.08, доктор технических наук Батурин, Александр Павлович

• Батурин, Александр Павлович
• доктор технических наук
• 2000

Оглавление диссертации доктор технических наук Батурин, Александр Павлович

ВВЕДЕНИЕ.

1 .СОСТОЯНИЕ И ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ. ЦЕЛЬ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1.Состояние исследований по проблеме развития технического оснащения сети железных дорог.

1.1.1.Объект исследования. Принципы формирования расчетной сети.

1.1.2.Анализ научных исследований по проблеме развития сети железных дорог.

1.1.3 .Цель и методы исследования.

1.2.Постановка проблемы выбора оптимального развития технического оснащения сети железных дорог.

1.2.1 .Параметры процесса развития сети железных дорог.

1.2.2.Множество допустимых траекторий развития сети.

1.2.3.Экономико-математическая модель выбора оптимального развития сети.

1.2.4.Характеристика частных задач.

1.3.Метод синтеза условно-оптимальных траекторий для выбора оптимального варианта развития технического оснащения сети железных дорог.

1.3.1. Оценка размерности и характерные особенности задачи.

1.3.2. Алгоритм метода синтеза условно-оптимальных траекторий.

1.3.3.Теоретическое обоснование метода.

2.0ПТИМАЛЫЮЕ РАЗВИТИЕ ТЕХНИЧЕСКОЙ ОСНАЩЕННОСТИ ОБЪЕКТА СЕТИ ПРИ ЗАДАННОЙ ДИНАМИКЕ ОБЪЕМОВ ТРАНСПОРТНОГО ПОТОКА. ]

2.1.Обобщенная экономико-математическая модель процесса развития технической оснащенности объекта сети.

2.1.1 .Обоснование модели.

2.1.2.Описание процесса развития транспортного объекта сети.

2.1.3.Экономико-математическая модель выбора оптимального развития транспортного объекта.

2.2.Метод направленного перебора схем развития технической оснащенности транспортных объектов сети.

2.2.1 .Алгоритм построения вариантов схем.

2.2.2.Теоретическое обоснование метода направленного перебора схем.

2.2.3.Множество конкурентоспособных схем для задачи выбора оптимального развития транспортного объекта сети с единовременными капитальными вложениями.

2.3.Выбор оптимальных сроков реконструкции технической оснащенности объекта сети.

2.3.1 .Обоснование и постановка задачи.

2.3.2.Свойства множества допустимых сроков реконструкции объекта сети.

2.3.3.Необходимые и достаточные условия оптимальности сроков реконструкции объекта сети.

2.3.4.Оптимальность технических сроков реконструкции объекта сети.

2.3.5.Приближенная оценка оптимальности технических сроков реконструкции объекта сети.

2.4.Метод дифференциальных оценок для определения оптимальных сроков реконструкции технической оснащенности объекта сети.

2.4.1 .Предварительные замечания.

2.4.2. Дифференциальные оценки сроков реконструкции объекта.

2.4.3.Необходимые и достаточные условия оптимальности сроков реконструкции объекта в форме дифференциальных оценок.

2.4.4.Алгоритм метода дифференциальных оценок.

2.4.5. Теоретическое обоснование алгоритма метода дифференциальных оценок

3. СИНТЕЗ УСЛОВНО-ОПТИМАЛЬНЫХ ТРАЕКТОРИЙ РАЗВИТИЯ ОБЪЕКТОВ СЕТИ ПРИ РАСЧЕТЕ ПЛАНА ОРГАНИЗАЦИИ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ

3.1.Аппроксимация транспортных затрат при оптимальном развитии технической оснащенности объекта сети и варьировании объемов транспортного потока.

3.1.1 .Динамика изменения транспортных потоков на объектах сети.

3.1.2 .Методика расчета аппроксимирующего многочлена.

3.1.3 .Пример расчета для транзитной пассажирской станции.

3.2.Выбор оптимального плана организации перспективных транспортных потоков.

3.2.1.Последовательность расчета оптимального плана организации перспективных транспортных потоков.

3.2.2.Расчет оптимального плана организации перспективных пассажиропотоков на сети.

3.2.3.Расчет оптимального плана организации перспективных вагонопотоков на сети.

3.3 .Корректировка плана развития сети на ближнюю перспективу по ресурсным ограничениям.

3.3.1.Долгосрочное и краткосрочное планирование развития сети.

3.3.2.Корректировка плана развития сети по ресурсным ограничениям.:.

4. ДИАЛОГОВАЯ СИСТЕМА ПРОГНОЗА РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ОСНАЩЕНИЯ УЧАСТКОВ МАГИСТРАЛЬНОЙ СЕТИ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

РОССИИ.

4.1 .Концепция диалоговой системы.

4.1.1.Назначение и общая характеристика диалоговой системы.

4.1.2. Формирование прогноза развития технической оснащенности участков.

4.1.3.Банк данных диалоговой системы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Теория выбора оптимального развития технического оснащения сети железных дорог»

Процесс развития технического оснащения сети железных дорог понимается в настоящей работе как последовательное изменение во времени технической оснащенности важнейших объектов сети: линий и станций вследствие их модернизации или реконструкции с целью внедрения на этих объектах современных технических решений и технологий перевозочного процесса для выполнения перспективного сетевого плана перевозок грузов и пассажиров, заданного на ближнюю или дальнюю перспективу. Выбор оптимального развития технического оснащения сети заключается в определении такой последовательности состояний объектов сети, при которой выполнение перспективного сетевого плана перевозок обеспечивается с максимальной экономической эффективностью при условии выполнения заданных ресурсных ограничений.

В странах Западной Европы проблеме развития технического оснащения сети железных дорог уделяется исключительно большое внимание. За последние десять лет осуществлен значительный по объему капитальных затрат комплекс работ по модернизации и реконструкции сети, разработаны и утверждены правительственные программы по развитию технического оснащения сети железных дорог на ближнюю (2003-2005 г.г.) и дальнюю (до 2010-2015 г.г.) перспективы.

Сообществом европейских железных дорог (СЕК) приняты следующие основные направления развития сети /39,40,41,85,90,91/:

• реконструкция существующих ж.д. направлений для организации высокоскоростного пассажирского движения с максимально допустимой скоростью до 200 км/ч;

• строительство параллельно существующим крупным автомагистралям новых высокоскоростных пассажирских линий с максимально допустимой скоростью движения до 300-350 км/ч;

• создание трансевропейских грузовых магистралей (TERFF), обеспечивающих основные транспортные связи между этими странами с доведением средней маршрутной скорости движения грузовых поездов до 140 км/ч;

• дальнейшее развитие перевозок в ускоренных грузовых поездах с максимально допустимой скоростью до 200 км/ч.

В соответствии с этими направлениями развития технического оснащения сети, правительствами европейских стран выделяются значительные ресурсы. Так, например, правительством Германии в пятилетнем плане развития сети на 1999-2003 г.г. предусматриваются капитальные вложения в размере 41,5 млрд. американских долларов /32/. Около 57% этих средств будет направлено на реконструкцию и модернизацию существующих линий, 24% на обновление подвижного состава, 7% на модернизацию 14 сортировочных и 85 прочих станций, 2% на создание компьютерных центров по управлению движением поездов.

Несмотря на значительное падение объемов грузовых перевозок за последние годы, проблема выбора оптимального развития технического оснащения сети железных дорог Российской Федерации остается весьма актуальной, так как обусловлена необходимостью внедрения современных достижений научно-технического прогресса в технику, технологию и управление перевозочным процессом для снижения себестоимости перевозок, экономии и эффективного использования дефицитных инвестиционных ресурсов.

За период с 1992 по 1999 г. основные показатели технической оснащенности железных дорог России изменились следующим образом (1999г. в процентах к 1992 г.) эксплуатационная длина сети уменьшилась на 0,7%, эксплуатационная длина участков с двумя и более путями увеличилась на 0,6%, с автоблокировкой и ДЦ - на 0,8%, с электрической тягой - на 5,3%. Развернутая длина станционных и специальных путей снизилась на 5%.

Значительно сократился парк подвижного состава: электровозов - на 18,3%, тепловозов - на 22,4%, грузовых вагонов - на 22,9%, пассажирских вагонов -5,2%. Были закрыты локомотивные и вагонные депо, количество которых уменьшилось, соответственно, на 18,7% и 10,2%.

Из-за падения объемов перевозок были разобраны пути на малодеятельных участках, закрыты малодеятельные станции, разъезды, локомотивные и вагонные депо. В результате интенсивного списания сократился инвентарный парк подвижного состава и контейнеров. В то же время, несмотря на серьезные финансовые трудности, МПС РФ удалось увеличить протяженность главных путей с рельсами Р65 на 9%, с бесстыковым путем - на 20,7%, с железобетонными шпалами - на 24%. Протяженность участков с ДЦ увеличилась на 18,7%, с АЛС - на 2,9%. Создавались крупные диспетчерские центры автоматизированного управления движением поездов. Протяженность волоконно-оптических линий связи достигла в 1999 г. 2918,3 км. За указанный период количество ЭВМ большой мощности увеличилось на 27%, средней мощности - на 30%. Резко возросло (почти в 5 раз) оснащение рабочих мест специалистов железных дорог и аппарата МПС персональными электронно-вычислительными машинами (ПЭВМ), парк которых в настоящее время около 80 тыс. единиц. Практически завершена работа над третьей очередью системы автоматизированной продажи билетов (Экспресс 3).

Следует отметить, что за указаний период времени практическая работа по развитию сети не могла осуществляться в соответствии с ранее разработанной Генеральной схемой развития технического оснащения сети железных дорог Российской Федерации из-за несоответствия запланированных и фактических объемов перевозок. Оперативная корректировка этой схемы оказалась невозможной вследствие непредсказуемости экономического положения в стране и невозможности быстрого внесения необходимых изменений в схему из-за существующей до настоящего времени технологии ее разработки, требующей по времени не мене полутора-двух лет. Все эти обстоятельства свидетельствуют о том, что необходима принципиально новая технология разработки Генеральной схемы, в основе которой должны использоваться качественные прогнозы развития рыночной экономики страны, быстродействующие расчетные алгоритмы и вычислительная техника.

Распоряжением Правительства РФ от 01.12.99 г. соответствующим министерствам поручено разработать планы развития отрасли до 2010 года. Для исполнения этого распоряжения МПС РФ необходимо разработать новую Генеральную схему развития технического оснащения сети железных дорог РФ на этот период, а также прогнозные оценки до 2020 года.

Разработка научно-обоснованного плана развития технического оснащения сети железных дорог предполагает комплексное решение сложнейших задач, важнейшими из которых являются:

• прогнозирование объемов перевозок грузов и пассажиров на ближнюю и дальнюю перспективы, с детализацией этих объемов на уровне межрайонных или междорожных поструйных корреспонденций;

• оптимальная организация перспективных вагонопотоков на сети;

• оптимальное распределение перспективных пассажиропотоков на сети, обоснование назначений и размеров движения пассажирских поездов;

• выбор объектов сети, подлежащих реконструкции или модернизации;

• выбор для объектов сети экономически эффективных мероприятий по реконструкции или модернизации и срока их ввода в эксплуатацию;

• эффективное распределение между объектами сети выделенных на развитие сети капитальных вложений с учетом мощности строительных организаций по их освоению.

Комплексное решение этих сложнейших задач требует создания соответствующей сетевой экономико-математической модели, учитывающей особенности организации сетевых вагонопотоков и пассажиропотоков; сетевых информационных банков данных; качественных, теоретически обоснованных расчетных и оптимизационных алгоритмов, ориентированных на большую размерность по числу варьируемых сетевых параметров.

Комплексные научные исследования по проблеме выбора оптимального развития технического оснащения сети были начаты в середине шестидесятых годов в ИКТП при Госплане СССР. За прошедший период были получены не только фундаментальные теоретические результаты, но и накоплен большой опыт решения прикладных задач на расчетной сети, размерность и топология которой отражала все особенности сети железных дорог СССР.

Тем не менее, предложенные ИКТП методики и алгоритмы выбора оптимального развития технического оснащения сети железных дорог имели ряд недостатков, которые подробно проанализированы в п. 1.1.2 диссертации. После расформирования института в 1993 году, дальнейшие работы в этом направлении были прекращены.

Исследования по проблеме выбора оптимального технического оснащения сети железных дорог, выполненные в институтах МПС РФ до настоящего времени, уступают теоретическим и программным разработкам ИКТП, так как расчет генеральных схем развития железных дорог, программ технического перевооружения и модернизации железных дорог осуществляются на основе методик, ориентированных на локальные технико-экономические расчеты для отдельных направлений, параллельных ходов, небольших по своей размерности полигонов. Единая сетевая модель развития технического оснащения железных дорог и методика комплексных расчетов на базе такой модели до настоящего времени не созданы.

В диссертации обобщаются научные исследования и практические разработки как у нас в стране, так и за рубежом, а также исследования автора по проблеме выбора оптимального технического оснащения сети железных дорог и предлагаются:

• комплексная экономико-математическая модель процесса развития технического оснащения сети железных дорог, учитывающая технологические особенности организации транспортных потоков на сети;

• методика выбора оптимального развития технического оснащения сети;

• теоретическое обоснование предлагаемой методики и вычислительных алгоритмов.

Диссертация состоит из четырех разделов, включающих десять глав.

Первый раздел содержит описание объекта исследования, анализ ранее выполненных работ, формулировку цели исследования (глава 1.1); постановку проблемы и описание экономико-математической модели процесса выбора оптимального развития технического оснащения сети железных дорог (глава 1.2); теоретическое обоснование предложенной методики решения (глава 1.3).

Экономико-математическая модель развития технического оснащения сети железных дорог может быть отнесена к классу непрерывных динамических моделей, учитывающих не только пространственно-временные, но и технологические связи между параметрами, характеризующими этот процесс. Ввиду большой размерности модели, непосредственно получить на ее основе необходимые решения, даже при использовании современных математических методов оптимизации и вычислительной техники, невозможно. Поэтому, в первом разделе приводится теоретическое обоснование метода синтеза условно-оптимальных траекторий развития технического оснащения объектов сети, позволяющее свести исходную проблему к ряду оптимизационных задач, решаемых на объектном уровне, с последующим «синтезом» этих условно-оптимальных решений объектного уровня в одно общее сетевое решение при выборе оптимального плана организации перспективных транспортных потоков на сети.

Второй раздел целиком посвящен методике выбора оптимального технического оснащения объекта сети при заданной динамике объема транспортного потока. Эта методика используются для расчета условно-оптимальных «траекторий» развития объектов сети.

В этом разделе дается подробное описание обобщенной экономико-математической модели процесса развития технического оснащения объекта сети (глава 2.1), метод направленного перебора всех возможных схем развития объекта (глава 2.2) и методов расчета оптимальных сроков реконструкции объекта (главы 2.3 и 2.4). Все основные результаты этого раздела получены и теоретически доказаны в общем виде, т.е. для любого объекта сети, что позволяет использовать эти методы вне зависимости от, конкретной природы объекта и технологии его работы.

В третьем разделе рассматривается и решается задача выбора плана организации транспортных потоков на сети как непрерывная во времени динамическая задача, синтезирующая условно-оптимальные траектории развития объектов сети в общую, взаимосогласованную между ними траекторию развития сети в целом (глава 3.1). В главе 3.2 рассмотрены сетевые методы решения задач по распределению перспективных пассажиропотоков, расчету интенсивности движения пассажирских поездов, распределению порожних и маршрутизируемых вагонопотоков, выбору маршрута следования и назначений для вагонопотоков, включаемых в составы одногруппных поездов.

В четвертом разделе приводится описание диалоговой системы прогноза развития технического оснащения участков магистральной сети железных дорог Российской Федерации, разработанной по заказу Департамента экономики МПС РФ.

Эта система, реализованная на ПЭВМ, представляет собой первое в отечественной практике автоматизированное рабочее место (АРМ) эксперта по планированию вариантов развития технического оснащения участков магистральной сети железных дорог России.

14

В диссертации не ставилась цель систематизировать и изучить весь комплекс проблем, возникающих при разработке оптимального плана развития технического оснащения сети железных дорог. Так, не затрагивались проблемы прогнозирования грузовых и пассажирских потоков на сети /26,78,79/, определение рациональных транспортно-экономических связей между различными регионами сети, развитие сети в условиях неопределенности технико-экономической информации /47/. Многие из них в достаточной степени не изучены и требуют самостоятельных исследований.

Заключение диссертации по теме «Управление процессами перевозок», Батурин, Александр Павлович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Цель настоящего исследования состояла в том, чтобы, обобщив опыт научных исследований, выполненных по проблеме оптимального развития сети железных дорог:

- разработать общую экономико-математическую модель процесса развития технической оснащенности важнейших объектов сети - линий и станций на ближнюю перспективу (3-5 лет) в условиях дефицита ресурсов, с учетом изменения во времени объемов транспортных потоков, их неоднородности и принятой технологии их включения в поездные назначения;

- разработать и теоретически строго обосновать комплекс вычислительных алгоритмов, необходимых для практических расчетов, ориентированных на огромную размерность задачи по числу оптимизируемых параметров (порядка 120 тыс.), наличия большого числа технических, технологических и логических ограничений на эти параметры (порядка 200 тыс.), необходимость получения комплексного и взаимно согласованного решения.

По итогам выполненных исследований получены следующие результаты.

1. Разработана экономико-математическая модель процесса развития технической оснащенности сети железных дорог, не имеющая аналогов в ранее выполненных исследованиях и позволяющая устранить присущие этим исследованиям недостатки (см. стр. 35-41 диссертации). Отличительными особенностями модели являются:

- расширенный перечень транспортных объектов расчетной сети, включающий участки, сортировочные, участковые, грузовые, собственно пассажирские и пассажирские технические станции. Модель ориентирована на размерность расчетной сети, состоящей из 1680 звеньев и 1292 узлов;

- моделирование процесса развития технической оснащенности сети в виде логически непротиворечивой последовательности во времени состояний технической оснащенности объектов, связанных между собой непрерывно меняющимися во времени объемами перевозок;

- неоднородность моделируемых сетевых транспортных потоков и их взаимосвязь не только между собой, но и с технической оснащенностью объектов сети. К числу сетевых распределяемых потоков отнесены дальние пассажиропотоки; потоки пассажирских поездов дальнего следования, а также местного сообщения, имеющие неоднозначный маршрут следования на сети; сетевые отправительские маршруты; вагонопотоки, включаемые в сетевые назначения одногруппных поездов. Все остальные транспортные потоки учитываются в модели как нераспределяемые.

- представление процесса перераспределения на сети транспортных потоков и изменения в перспективе сетевых планов формирования грузовых и пассажирских поездов как единого, взаимосвязанного процесса, учитывающего все технологические и технические требования. Помимо действующих, для оценки эффективности назначений, могут быть включены дополнительные, количество которых для одногруппных поездов составляет порядка 800, для порожних и отправительских маршрутов - 200, для дальних пассажирских поездов - 50.

- наличие в модели важнейших технологических, технических и экономических требований (ограничений), которым должен удовлетворять план развития технической оснащенности сети и план организации перспективных транспортных потоков.

2. Разработана и теоретически обоснована принципиально новая методика декомпозиции задачи выбора оптимального технического оснащения сети. Принципиальная новизна заключается в том, что при декомпозиции не разрываются временные связи между параметрами процесса развития технической оснащенности объектов сети и параметрами, характеризующими изменения во времени объемов транспортных потоков на этих объектах. В отличие от ранее предложенных, метод декомпозиции имеет строгое доказательство корректности (см. п. 1.3.3 диссертации) в том отношении, что оптимальное решение не будет потеряно.

3. В отличие от известных в настоящее время методик, предлагаемый метод декомпозиции позволяет получить в значительно большей степени качественное и детализированное решение. Помимо плана развития сети на ближнюю перспективу, содержащего перечень реконструируемых объектов, набор мероприятий по развитию их технической оснащенности, сроки ввода и потребные объемы капитальных вложений и других ресурсов, может быть получен детальный план организации транспортных потоков на перспективу. Этот план содержит для объектов сети в пассажирском движении назначения и размеры движения дальних пассажирских поездов, полученных в результате перераспределения пассажиропотоков на сети. В грузовом движении:

- размеры движения и путь следования сетевых порожних и отправительских маршрутов;

- размеры движения и назначения сетевых технических маршрутов;

- объемы сортировочной и транзитной работы на технических станциях, полученных в результате перераспределения вагонопотоков на сети совместно с выбором поездных назначений.

4. Разработана обобщенная, т.е. применимая для любого объекта сети, экономико-математическая модель процесса развития технической оснащенности при заданной динамике транспортных потоков. Исследования свойств этой модели методами математического анализа, позволили создать новую универсальную методику выбора оптимальной схемы развития объекта. Методика специально предназначена для массовых сетевых расчетов. Все известные в настоящее время методики для этой цели оказались непригодны.

5. Методика выбора оптимальной схемы развития объекта сети базируется на двух новых методах:

- методе направленного перебора конкурентоспособных схем развития объектов. Схемы формируются из заданного множества состояний технического оснащения объекта;

- методе дифференциальных оценок для выбора оптимальных, т.е. минимизирующих целевую функцию затрат, сроков реконструкции транспортного объекта при заданной схеме его развития.

В диссертации приводится строгое математическое обоснование этих методов.

6. Исследование задачи оптимального развития технического оснащения транспортного объекта при отсутствии на каждом этапе реконструкции «бросовых» капитальных вложений, позволило доказать следующее утверждение (см. доказательство утверждения 2.6). Если множество состояний, в которых может находиться транспортный объект в процессе своего развития состоит из п элементов и среди этих состояний нет логически противоречивых, то вместо 2п~2 (см. формулу 2.3) возможных конкурентоспособных схем развития объекта, достаточно рассмотреть всего лишь одну:

С1-> С2-> . -> сп.

Этот вывод справедлив для любого транспортного объекта сети вне зависимости от его характера работы и объемов транспортного потока.

7. Исследование задачи выбора оптимальных сроков реконструкции транспортного объекта позволило:

- установить необходимое и достаточное условия оптимальности сроков исчерпания пропускной ( перерабатывающей ) способности транспортного объекта ( утверждение 2.16 ), которые формулируются следующим образом.

Сроки исчерпания пропускной ( перерабатывающей ) способности оптимальны тогда и только тогда, когда на каждом этапе развития объекта, отнесенные к нормативному сроку окупаемости капитальные вложения, не меньше экономии затрат, вычисленных в момент исчерпания пропускной ( перерабатывающей ) способности этого этапа. Аналитически это условие для п+1 этапной схемы записывается следующим образом: ок

- получить формулу д ля расчета относительной погрешности в задаче выбора оптимальных сроков реконструкции транспортного объекта, если в качестве оптимальных принять сроки исчерпания пропускной ( провозной ) способности. Эта формула имеет следующий вид:

100 ¿Г а --, где

1! (1 а смысловое содержание используемых обозначений можно найти в п. 2.3.5 диссертации. Использование вышеприведенной формулы позволяет избежать громоздких оптимизационных расчетов, что чрезвычайно важно при выполнении массовых сетевых расчетов;

- установить фундаментальные свойства целевой функции и системы ограничений на переменные и разработать на этой основе принципиально новый, универсальный алгоритм оптимизации ( метод дифференциальных оценок ). В сравнении с традиционно используемыми методами , основанными на принципе оптимальности Р. Беллмана (методы динамического программирования ), алгоритм дифференциальных оценок превосходит их по быстродействию на 2-3 порядка и поэтому может служить основным вычислительным инструментом для сетевых расчетов.

8. Разработана методика расчета на перспективу плана организации транспортных потоков на сети, оригинальность которой состоит в том, что

1Гб/ в процессе совместного распределения всех видов транспортных потоков и выбора поездных назначений планов формирования в грузовом и пассажирском движении, одновременно из условно-оптимальных траекторий развития технического оснащения объектов сети синтезируется оптимальная траектория развития сети. Методика базируется на двух методах: методе проекции градиента целевой функции для расчета сетевого плана организации перспективных пассажиропотоков и методе пошагового распределения вагонопотоков для расчета сетевого плана организации вагонопотоков.

Метод проекции градиента позволяет решать задачу организации перспективных пассажиропотоков как единую оптимизационную задачу, а именно: определить рациональные маршруты следования на сети пассажиропотоков и дальних пассажирских поездов, а также их назначения и размеры движения.

Метод пошагового распределения обеспечивает совместное решение задачи выбора рациональных маршрутов следования вагонопотоков на сети и включения их в сетевые назначения.

9. Метод пошагового распределения, разработанный для расчета плана организации вагонопотоков на перспективу без каких либо принципиальных изменений может быть использован для расчета сетевого плана формирования одногруппных поездов в текущих условиях эксплуатации. В отличии от разработок С. В. Дуваляна /37,38/ этот метод позволяет:

- совместно решить задачу выбора поездных назначений и кратчайших по критерию затрат ) маршрутов следования вагонопотоков на сети. Критерием кратчайшего маршрута являются минимальные затраты на перемещение, переработку и транзитный пропуск вагонопотока;

- учитывать все ограничения по пропускной и перерабатывающей способности объектов сети, через которые проходит вагонопоток от станции формирования до станции расформирования;

326

- учитывать ограничения по количеству сортировочных путей, выделенных для накопления сквозных назначений;

- отказаться от использования в расчетах параметра приведенной экономии вагоно-часов от проследования технических станций транзитом и перейти на прямой расчет затрат, связанных с пропуском вагонопотока с переработкой или транзитом.

10. Разработанная в диссертации методика, ее основные теоретические положения и алгоритмы прошли практическую апробацию при решении следующих прикладных задач:

- развитие технического оснащения полигона Москва-Ижевск -Екатеринбург-Самара-Москва (1979);

- определение рациональной загрузки эксплуатируемых линий и разработка мероприятий по строительству новых, усилению существующих линий и выбору рациональных вариантов освоения перевозок в 1990-2000 г.г. (1980);

- разработка интенсивной технологии пропуска поездов на направлении Купянск-Пенза на основе вождения блок-поездов (1987);

- создание по заказу Департамента экономики МПС РФ диалоговой системы прогноза развития технической оснащенности участков магистральной сети железных дорог РФ на базе ПЭВМ (1993).

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Батурин, Александр Павлович, 2000 год

1. Авен О.И., Ловецкий С.Е., Моисеенко Е.Е. Оптимизация транспортных потоков // Под ред. Воронова A.A. М.: Наука, 1985. 248с.

2. Акулиничев В.М. Основные направления в размещении и развитии сортировочных станций на сети железных дорог // Тр. МИИТ. 1970. Вып. 333. С.3-65.

3. Александров П.С. Введение в теорию множеств и общую топологию. М.: Наука, 1977. 368с.

4. Аоки М. Введение в методы оптимизации. М.: Наука, 1977. 377с.

5. Ардашин В.А., Куханович Г.Д. Принципы формирования агрегированных расчетных транспортных сетей // Тр. ИКТП. 1988. Вып. 124, С.57-67.

6. Ардашин В.А. Выбор рационального варианта комплексного развития полигона транспортной сети: Автореферат дис. канд. техн. наук. М, 1982.-23с.

7. Арсенов В.И. Оценка вариантов развития транспортной сети с помощью методов линейного программирования. // Тр. ИКТП. 1967. Вып. 3. С. 46-63.

8. Арсенов В.И. и др. Использование математических методов и ЭВМ при планировании развития транспорта. М.: Транспорт, 1967. 267с.

9. Архангельский Е.В., Воробьев H.A., Дроздов H.A., Мирошниченко Р.И., Сегал Л.Г. Расчет пропускной способности железных дорог. М.: Транспорт, 1977. 310с.

10. Архангельский Е.В. Этапность развития загрузки и эксплуатационная надежность работы станций. Вестник ВНИИЖТ. 1996. №5. С.31-56.

11. П.Архангельский Е.В. Теория и практика расчета мощностей железнодорожных станций: Автореферат дис. докт. техн. наук М, 1999. - 53с.

12. Баранов A.M., Козлов В.Е., Фельдман Э.Д. Развитие пропускной и провозной способности однопутной линии // Тр. ВНИИЖТ. 1964. Вып. 280, 243с.

13. Барков H.H., Мулюкин Ф.П. Планирование и эффективность капитальных вложений на железнодорожном транспорте. М.: Транспорт, 1980. 309с.

14. Басакер Р., Саати Т. Конечные графы и сети. М.: Наука, 1974. 368с.

15. Батурин А.П. Оптимальное развитие линейных транспортных систем. М.: Транспорт, 1991. 176с.

16. Батурин А.П. Исследование вопросов использования и усиления пропускной способности группы линий с общим грузопотоком: Автореферат дис. канд. техн. наук. М, 1978, -27с.

17. Батурин А.П. Приближенный расчет оптимальных сроков реконструкции линии для заданной схемы развития ее технического оснащения // Тр. МИИТ. 1985. Вып. 770. С. 48-53.

18. Батурин А.П. Комплексное решение задачи распределения грузопотоков и усиления пропускной способности линии полигона // Тр. МИИТ. 1976. Вып. 537. С. 17-35.

19. Батурин А.П. Алгоритм оптимизации процесса технического развития железнодорожной линии // Тр. МИИТ. 1977. Вып. 567. С. 36-50.

20. Батурин А.П. Математическая постановка задачи развития сети железных дорог // Тр. МИИТ. 1990. Вып. 842. С. 75-89.

21. Батурин А.П. Метод дифференциальных оценок для определения оптимальных сроков реконструкции транспортных объектов // Тр. МИИТ. 1992. Вып. 848. С. 4-21.

22. Батурин А.П. Расчет времени задержки поездов при различной продолжительности «окна» в графике движения // Тезисы докладов II международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы развития ж.д. транспорта». 1996. М., МГУ ПС. С.38-39.

23. Батурин А.П. Метод прокатных оценок для расчета сетевого плана формирования одногруппных поездов// Тр. Второй сетевой научно-практической конференции «Современные проблемы экономики и управления на ж.д.транспорте». 2000. МГУПС. C.V-23.

24. Бахвалов Н.С. Численные методы. Т. 1. М.: Наука, 1975. 632с.

25. Болотный В.Я. Наращивание пропускной способности при поэтапном развитии станций и узлов // Транспортное строительство. 1969. №12. С.1-15.

26. Боровой Н.Е. Маршрутизация перевозок грузов. М.: Транспорт, 1978.210с.

27. Буянова В.К., Сметанин А.И., Архангельский Е.В. Система организации вагонопотоков. М.: Транспорт. 1988,230с.

28. Васильева Е.М., Левит Б.Ю., Лившиц В.Н. Нелинейные транспортные задачи в сетях. М.: Финансы и статистика, 1981. 104с.

29. Васильева Е.М., Лившиц В.Н. Учет ограничений на ресурсы при оптимизации развития магистральной транспортной сети // Экономика и математические методы. 1975. №1. С.99-111.

30. Вол М., Мартин Б. Анализ транспортных систем. М.: Транспорт, 1981. 516с.

31. Вопросы планирования и организации строительства железных дорог // Под ред. Жинкина Г.Н. М.: Транспорт, 1978.178с.

32. Воробьев H.A., Лашутин Б.В., Суворов В.К. Методика распределения грузовых и пассажирских потоков на параллельных линиях // Труды ВНИИЖТ.1969. Вып. 403. 160с.

33. Второй этап реформы железных дорог Германии // Железные дороги мира. 1999. №6. С.5-10.

34. Галабурда В.Г. Оптимальное планирование грузопотоков. М.: Транспорт, 1985. 256с.

35. Гибшман А.Е. Определение экономической эффективности проектных решений на железнодорожном транспорте. М.: Транспорт, 1985. 239с.

36. Грунтов П.С. Эксплуатационная надежность станций. М.: Транспорт, 1986.247с.

37. Дмитриев В.А. Народнохозяйственная эффективность электрификации железных дорог и применения тепловозной тяги. М.: Транспорт, 1976. 262с.

38. Дувалян C.B. Методы и алгоритмы решения задач планирования и учета на железнодорожном транспорте // Тр. ВНИИЖТ. 1969. Вып. 401. 25с.

39. Дувалян C.B., Гарслян А.Е. Расчет плана формирования одногруппных поездов при переменных нормативах и ограничениях размеров переработки вагонов на станциях// Вестник ВНИИЖТ. 1988. №6. с.1-5.

40. Железные дороги Бельгии // Железные дороги мира. №5, 1999. С.4044.

41. Железные дороги Швейцарии. Реформы и развитие // Железные дороги мира. №3,1999. С.5-8.

42. Железные дороги Австрии // Железные дороги мира. 1999. №9. С. 1518.

43. Зангвилл У.И. Нелинейное программирование. М.: Советское радио, 1973. 312с.

44. Зеленков В.И. Сравнение технико-экономической эффективности различных способов усиления пропускной способности двухпутных железных дорог // Труды МИИТ. 1963. Вып. 168. С.28-46.

45. Зеленков В.И. Выбор рациональных способов овладения растущим грузопотоком на двухпутных линиях с помощью ЭЦВМ // Труды МИИТ. 1965. Вып. 202. С. 103-172.

46. Зотов Д.К., Ушаков С.С. Проблемы развития транспорта СССР. М.: Транспорт, 1990. 304с.

47. Иловайский Н.Д., Рудых A.M., Каштанов JI.A. Организация вагонопотока в условиях рынка // Вестник ВНИИЖТ. 1998. №4. С.43-48.

48. Ильин В.А., Садовничий В.А., Сендов Бл. X. Математический анализ. М.: Наука, 1979. 720с.

49. Ильин В.А., Позняк Э.Г. Линейная алгебра. М.: Наука, 1978. 304с.

50. Инструктивные указания по организации вагонопотоков на железных дорогах СССР. / МПС СССР. М.: Транспорт, 1984. 256с.

51. Инструктивные указания по расчету плана формирования пассажирских поездов. М.: 1984. 60с.

52. Инструкция по определению экономической эффективности капитальных вложений на железнодорожном транспорте. М.: Транспорт, 1973. 198с.

53. Интенсификация использования подвижного состава и перевозочной мощности железных дорог / Под ред. Тихомирова И.Г. М.: Транспорт, 1977. 296с.

54. Каретников А.Д., Тихомиров И.Г. Этапность перехода от однопутной линии к двухпутной. М.: Трансжелдориздат, 1949.

55. Карновский А.И. К вопросу этапного переустройства однопутных линий в двухпутные // Техника железных дорог. 1949.№11. С.5-12.

56. Ковшов Г.Н. Моделирование основных направлений развития транспорта в системе народнохозяйственного планирования. М.: Наука, 1985. 198с.

57. Ковшов Г.Н., Нестеров Е.П. Оперативные и перспективные сетевые задачи. М.: ЦЭМИ АН СССР, 1965. 156с.

58. Козин Б.С., Козлов И.Т. Выбор схем этапного развития железнодорожных линий. М.: Транспорт, 1964. 154с.

59. Козин Б.С. Этапное развитие транспортных устройств. М.: Транспорт, 1973. 164с.

60. Козлов И.Т., Лившиц В.Н., Петров В.И. и др. Наивыгоднейшее прикрепление пунктов производства и потребления и вопросы развития транспортной сети // Сб. Транспортно-экономические связи СССР. 1965. 189с.

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

62. Козлова С.Б. К вопросу усиления пропускной способности полигонов транспортной сети // Тр. ИКТП. 1968. Вып.9. С.56-72.

63. Козлова С.Б. Алгоритм решения задачи оптимального развития полигонов транспортной сети // Тр. ИКТП. 1973. Вып.36. С.27-43.

64. Колмогоров В.А., Фомин C.B. Элементы теории функций и функционального анализа. М.: Наука, 1981. 544с.

65. Колпаков B.C., Шубко В.Г. Совершенствование пассажирских перевозок. М.: Транспорт, 1983. 191с.

66. Конарев Н.С. Развитие и интенсификация использования перевозочных мощностей железных дорог СССР (в условиях ограниченных капитальных вложений) // Дис. докт. техн. наук. Москва, 1991. 56с.

67. Корешков А.Н. Выбор оптимальной очередности усиления технического оснащения сортировочного комплекса на односторонней сортировочной станции // Тр. МИИТ. 1975. Вып. 465. С.9-15.

68. Кочнев Ф.П. Пассажирские перевозки на железнодорожном транспорте. М. : Транспорт, 1980. 496с.

69. Левин Д.Ю. Оптимизация потоков поездов. М.: Транспорт, 1988.175с.

70. Лившиц В.Н. Выбор оптимальных решений в технико-экономических расчетах. М.: Экономика, 1971. 255с.

71. Лившиц В.Н. Системный анализ экономических процессов на транспорте. М.: Транспорт, 1986. 240с.

72. Литвиновский Г.А. О повышении эффективности капитальных вложений на развитие железнодорожных станций и узлов // Транспортное строительство. 1969. №6. С.20-25.

73. Литвиновский Г.А. Технико-экономическое обоснование этапности развития железнодорожных станций и узлов // Транспортное строительство. 1970. №1. С.13-17.

74. Макарочкин A.M. Эффективность применения пакетных графиков и строительство двухпутных вставок на однопутных линиях // Тр. МИИТ. 1959. Вып. 113. С.216-234.

75. Макарочкин A.M. Методика определения наивыгоднейшей этапности овладения растущих грузопотоков // Тр. МИИТ. 1961. Вып. 124. С.4-14.

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

77. Макарочкин A.M. Сферы выгодности сочетаний способов усиления провозной способности однопутных линий в условиях растущего грузопотока при тепловозной тяге // Тр. МИИТ. 1961. Вып. 124. С. 15-47.

78. Макарочкин A.M. Оптимизация развития пропускной способности железнодорожных линий.М.:Транспорт,1969.198с.

79. Максимович Б.М., Фельдман Э.Д., Баранов A.M., Воробьев H.A., Козлов В.Е. Выбор способов увеличения пропускной способности железнодорожных линий // Тр. ВНИИЖТ. 1958. Вып. 147. 197с.

80. Максимович Б.М. Экономические преимущества этапного переустройства однопутных линий в двухпутные // Техника железных дорог. 1949. №3. С.15-18.

81. Наяшков Ю.П. Основы методики выбора рациональной очередности развития сортировочных станций // Материалы VIII общесетевой научно-технической конференции МИИТ. 1971. С.12-18.

82. Нестеров Е.П. Транспортные задачи линейного программирования. М.: Транспорт, 1971. 216с.

83. Оптимизация планирования и управления транспортными системами /Под. ред. В.Н. Лившица. М.: Транспорт, 1987. 208с.

84. План формирования грузовых поездов на 1998-1999 г.г. в трех частях. 1997.

85. Позамантир Э.И. Об одной динамической модели оптимального развития транспортной сети // Тр. ИКТП при Госплане СССР. 1974. Вып.46. С. 161-183.

86. Положительные сдвиги на железных дорогах Европы // Железные дороги мира. 1999. №4. С. 6-9.

87. Попов А.И. Расчет плана формирования одногруппных и групповых поездов методом направленного перебора вариантов // Тр. МИИТ. 1966 .Вып. 229. С.19-27.

88. Поттгофф Г. Учение о транспортных потоках. Пер. с нем. / Под ред. Е.П. Нестерова. М.: Транспорт, 1975. 203с.

89. Правдин Н.В., Дыканюк М.Л., Негрей В.Я. Прогнозирование грузовых потоков. М.: Транспорт, 1987. 247с.

90. Правдин Н.В., Негрей В.Я. Прогнозирование пассажирских потоков. М.: Транспорт, 1980. 224с.

91. Проблемы пропускной способности железных дорог Великобритании // Железные дороги мира. 1999. №1. С.45-50.

92. Программа развития сети железных дорог Германии // Железные дороги мира. 1999. №1. С.5-10.

93. Сотников Е.А. Интенсификация работы сортировочных станций. М.: Транспорт, 1979. 239с.

94. Сотников И.Б. Взаимодействие станций и участков железных дорог. М.: Транспорт, 1976. 248с.

95. Станиславюк В.Л. О методах выбора способов развития транспортной сети // Тр. ИКТП. 1974. Вып. 46. С.5-24.

96. Стенбринк П. Оптимизация транспортных сетей. Пер. с англ. / Под ред. В.Н. Лившица. -М.: Транспорт, 1981. 320с.

97. Тихомиров И.Г. О проектировании, восстановлении и строительстве вторых путей // Железнодорожный транспорт. 1946. №4. С.8-15.

98. Тихомиров И.Г. Расчет двухпутных вставок для однопутных линий при автоблокировке // Труды МИИТа. 1948. Вып. 72. 196с.

99. Тихонов К.К. Выбор оптимальных параметров эксплуатации железных дорог. М.: Транспорт, 1974. 192с.

100. Транспорт страны советов. / Под ред. Белова И.В. М.: Транспорт, 1987. 309с.

101. Транспортные узлы. Определение мощности устройств. / Под ред. СкаловаК.Ю., Стефаненко М.Н., Попова Н.Ф. М.: Транспорт, 1985. 200с.

102. Форд О., Фолкерсон Д. Потоки в сетях. М.: Мир, 1966. 276с.

103. Хейт Ф. Математическая теория транспортных потоков. М.: Мир, 1966. 286с.

104. Ху Т. Целочисленное программирование и потоки в сетях. М.: Мир, 1974. 519с.

105. Цыканов Г.Е., Котляровский В.Н. Эффективность сокращения сроков строительства железных дорог. М.: Транспорт, 1986. 136с.

106. Шубко В.Г. План формирования пассажирских поездов (теория, методика, расчеты): Автореферат дис. докт. техн. наук. М, 1985. - 40с.

107. Benders J.T. Partitioning procedures for solving mixed variables programming problems. Numerische Mathematik, 1962, N 4, pp. 238-252.

108. Mori, Y (1968),F. Highway Investment Planning Model: An. Application, of Dynamic Programming, M.S. Thesis, M.I.I., Department of Civil Engineering Cambridge. Moss.