3016

Сборник научных статей аспирантов и аспирантов-стажеров

Рис. 4. Диаграмма состояний агента Поезд

Для пассажирского поезда данная диаграмма вызывается по расписанию, для грузового – по интенсивности. Первое состояние поезда – это нахождение его на начальной станции. Затем поезд получает сообщение от агента Диспетчер о возможности начать движение и переходит в следующее состояние «Поезд в пути». Время перехода из состояния «В пути» в следующее состояние «Поезд прибыл на станцию» совпадает со временем хода (скоростью и протяженностью перегона) на этом перегоне для данного типа поезда. Далее поезд получает время стоянки на станции от агента Диспетчер (либо по расписанию, либо подсчитанное Диспетчером) и осуществляет стоянку (состояние «Стоянка поезда»), а затем снова переходит в состояние «В пути» до следующей станции. Последнее состояние поезда «Поезд на конечной станции».

На рис. 5 представлена диаграмма состояний перегона.

Рис. 5. Диаграмма состояний перегона

81

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

Переход перегона из одного состояния в другое осуществляется с помощью сообщений поступающих от агента Поезд. При выезде со станции поезд направляет сообщение о занятости перегона, при въезде на следующую станцию об освобождении этого перегона. Переход в состояние «Ремонт перегона» осуществляется посредством сообщения от агента Диспетчер, обратный переход в состояние «Перегон свободен» происходит по истечении времени ремонта. Состояние «Авария на перегоне» задается по распределению случайных величин.

Для построения мультиагентной модели выбрано программное обеспечение AnyLogic. Во время выполнения модели можно переключаться на каждого агента: поезд (грузовой или пассажирский), станцию, перегон или диспетчера.

Выходными данными мультиагентной модели было решено сделать понятными для конечного пользователя, а конкретно – график движения поездов и текстовый вывод (информационное табло).

Вграфике движения поездов будет отображена ситуация смоделированная взаимодействием агентов, также будут отображаться отличия от исходного графика движения поездов в зависимости от моделируемой ситуации.

Дополнительно результаты работы будут отображаться в информационном окне: номер поезда, время отправления, станция отправления, время прибытия, станция прибытия и состояние поезда (в пути или на станции).

На рис. 6–8 представлено отображение выходных данных.

Впостроенных графиках движения поездов по оси OY отображаются порядковые номера станций, по оси OX – время.

Рис. 6. Информационное окно

82

Сборник научных статей аспирантов и аспирантов-стажеров

Рис. 7. График движения грузовых поездов в одном направлении (ось OX – поезда, OY – номера станций)

Рис. 8. График движения грузового поезда № 2001 (отправление в 19:05) при заданных пассажирских в одном направлении

83

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

В заключении хотелось бы сказать, что данная модель находится на стадии разработки, на данный момент рассматривается участок Западно-Сибирской железной дороги от станции Инская до станции Мариинск. Для реализации модели используется программное обеспечение AnyLogic.

Полученная модель может представить практическую пользу для работников железной дороги. С ее помощью можно будет проводить анализ транспортных потоков в различных режимах для установления условий и мест возникновения простоев, выхода из расписания, снижения пропускной способности.

Данная модель позволит спрогнозировать текущую эксплуатационную работу железной дороги, с возможностью смоделировать различные решения в построении новых обходных маршрутов, изменении количества отправляемых поездов, рассмотрение ситуаций ремонта инфраструктуры.

Перспективным развитием данной работы является разработка обучающихся агентов, которые с каждым выполнением модели будут пополнять базу возможных действий в той или иной штатной и нештатной ситуациях, чтобы оптимизировать эксплуатационную работу железной дороги.

Библиографический список

1Рахмангулов А.Н., Мишкуров П.Н. Особенности построения имитационной модели технологии работы железнодорожной станции в системе

AnyLogic // MODERN PROBLEMS AND WAYS OF THEIR SOLUTION IN

SCIENCE, TRANSPORT, PRODUCTION AND EDUCATION‘ 2012.

2Карпов Ю.Г. Имитационное моделирование систем. Введение в моделирование на AnyLogic 5. // БХВ_Петербург, С. Петербург, 2005

3Сайт: AnyLogic. URL: http://www.anylogic.com (дата обращения: 13.11.15 г.).

4Сайт «Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации» URL: http://птэ215.рф (дата обращения: 13.11.15 г.).

Научный руководитель д-р техн. наук, проф. В.И. Хабаров

84

Сборник научных статей аспирантов и аспирантов-стажеров

И.Н. Кагадий

(аспирант кафедры «Логистика, коммерческая работа и подвижной состав»)

Технико-технологические параметры имитации работы грузовой станции

Анализ функционирования грузовых железнодорожных станций и мест необщего пользования (МНОП) является необходимым элементом при составлении Единого технологического процесса работы станций примыкания и объектов промышленного транспорта. В условиях, связанных с изучением возможностей выполнения увеличенного объема грузовой работы и на этой основе показателей использования технических средств и подвижного состава, необходимо учитывать детерминированный характер местной работы и конструктивные параметры всей исследуемой системы перевозок. Другими словами, при изучении работы существующих станций и грузовых объектов необходимо на основе технической оснащенности предприятий железнодорожного транспорта определить значения базовых функциональных характеристик: время нахождения местных вагонов на станциях tc, ч, и путях необщего пользования tn, ч, необходимое Mн и достаточное Мд количество по- грузочно-выгрузочных механизмов, оптимальный объем грузовой работы R, ваг, Z количество поступающих заявок на обслуживание и т.д. Формализованное представление задаваемых характеристик может быть представлено:

Nj = {tc, tn, Mн, Мд, R, Z…}, j = 1, 2, ..., n ,

(1)

где N – допустимое количество заявок на обслуживание грузовой станцией; j – уровень обслуживания, характеризуемый базовыми функциональными характеристиками; n – количество базовых функциональных характеристик.

Сетевой график работы грузовой станции и пути необщего пользования приведен на рис. 1.

85

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

Рис. 1. Сетевой график работы грузовой станции и пути необщего пользования

86

Сборник научных статей аспирантов и аспирантов-стажеров

Таким образом, цикл обслуживания любой заявки структурно включает несколько фаз обслуживания, которые в свою очередь состоят из элементов, на которых выполняются в определенной последовательности и с известной затратой времени простейшие операции. Начальные базисные элементы отмечены αi, а конечные – γi. Все остальные фазы βi являются промежуточными. К базисным относится занятость технологических линий станции для подачи на грузовой пункт (приемоотправочный парк, система расформирования, сортировочный парк, горловины станции; операции 1–7 на рис. 1), конечным – элементы станции для отправления составов на сеть дорог (грузовые устройства пунктов погрузки-выгрузки, система формирования, сортировочный парк, приемоотправочный парк; операции 8–32 на рис. 1), а промежуточные – элементы простоев и ожидания выполнения операций на базисных и конечных элементах.

Такие задачи являются удобными для аналитического моделирования, поскольку в связи с необходимостью повышения эксплуатационной надежности и устойчивости работы грузовых станций и мест необщего пользования, актуально определять допустимый уровень насыщения вагонного парка и количества обрабатываемых местных вагонов. Но пользуясь данными о технической оснащенности моделируемых объектов и характере поступления информации в каждую технологическую линию, составляющих в общем и целом систему перевозок станции примыкания и пути необщего пользования, имитационное моделирование также позволяет получить практические рекомендации по оптимальному размеру грузовой работы для существующего технического оснащения.

Поскольку практически каждая грузовая станция работает с постоянно изменяющейся ситуацией по обеспечению максимального числа поданных и убранных вагонов к соответствующему времени нитки графика сборного (передаточного) поезда, то представляется необходимым прогнозировать и моделировать возможные варианты обслуживания грузовых пунктов, удовлетворяющие требованию максимальной выгрузочной способности фронтов погрузки-вы- грузки и увеличению перерабатывающей способности всей станции.

Систему перевозок в структуре деятельности грузовых станций функционально можно представить, как взаимодействие станции примыкания и пути необщего пользования. Описать работу предприятия в целом возможно наиболее полно только в случае, если

87

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

известны зависимости, связывающие отдельные элементы системы с начальными условиями, параметрами и переменными. Но не всегда при этом с помощью аналитических формул можно определить параметры работы предприятия, поскольку многие из них заданы стохастически, т.е. нелинейно и непрогнозируемо.

Оценить выбранные технико-технологические параметры функционирования грузовой станции и путей необщего пользования с различным объемом и характером работы возможно с помощью имитационного моделирования. Соответствующая формальная модель представляет собой имитацию работы двух сегментов: станции примыкания и грузового пункта. Определение оптимальной степени загруженности исследуемых систем ведется с учетом неопределенностей, возникающих в связи со случайным характером поступления вагонов под грузовые операции, занятости локомотивов станции, путей и погрузочно-выгрузочных механизмов, а также колебаниями времени обслуживания на каждой технологической линии. В развернутой функциональной зависимости всех параметров транспортной системы грузовой станции при заданных базовых характеристиках

(1) необходимо учесть влияние дополнительных характеристик, более детально формирующих математическую модель работы станции:

баз факт
f (N j ) Tj t j

	T	доп	t	факт
		j		j

,

(2)

где

T баз,доп j

– вагонопоток, проходящий обслуживание на базовых

и дополнительных j-уровнях соответственно; tфакт				– время обслу-
			j
	баз факт		– ваг-ч занятия технологических ли-
живания вагонов; Tj		t j
ний при	соответствующем		влиянии базовых характеристик;
Tjдопtфактj	– ваг-ч непроизводительного занятия			технологиче-

ских линий станции при соответствующем влиянии базовых характеристик.

Таким образом, целевая функция выражения (2), характеризующая по фактически обрабатываемому вагонопотоку с учетом

планового tпланj , ч, и фактического tфактj , ч, времени обслуживания

88

Сборник научных статей аспирантов и аспирантов-стажеров

на соответствующих j-уровнях количества заявок N, в целом определяется перерабатывающей способностью П грузовой станции:

П =

t t

факт j

план j

( Т

баз j

Т

доп j

) max

, ваг/сут

(3)

Имитация позволит оценить реальные возможности станции по переработке поступающего объема грузового потока и определить от каких параметров транспортная система больше всего зависит.

Поскольку в организации местной работы учитывается огромное количество факторов, от которых зависит характер и степень загрузки таких элементов, как система формирования-расформиро- вания, маневровые и технические средства, грузовые пункты и т.д., и за моделируемые сутки могут обслуживаться десятки клиентов, то в имитационной модели тогда должны быть учтены тысячи параметров. И каждый из них оказывает влияние на результат работы всей модели. Поэтому очень важно определить все существенные состояния элементов и их параметры.

При многократном прогоне модели необходимо правильно спланировать изменение исходных данных, чтобы получить весь спектр наиболее вероятных значений результатов. В завершении произвести анализ работы модели и сделать удобные для применения выводы.

Основываясь на принципах имитационного моделирования и особенностях работы железнодорожных станций по обслуживания клиентов промышленного транспорта, а также исходных данных составлена первоочередная модель функционирования станции примыкания и пути необщего пользования. Программный дистрибьютив – AnyLogic, а язык программирования – Java. Сегменты работы системы представлены на рис. 2.

Имитационная модель функционирования системы перевозок на примере грузовой станции И-В и ЗАО «Е» позволит определить вероятность своевременной доставки грузов вагонами и автомобилями, коэффициенты выполнения заявок на перевозку грузов и использования подвижного состава и средств погрузки-выгрузки.

89

Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии

Рис. 2. Сегменты имитации функционирования грузовой станции и грузового пункта

90