Богомазова Ганна Євгенівна Фор­мування автоматизованої технології управління вагонопотоками на залізничних напрямках

Краткое описание

Богомазова Ганна Євгенівна, асистент кафедри управ­ління вантажною і комерційною роботою Українського державного університету залізничного транспорту: «Фор­мування автоматизованої технології управління вагонопо- токами на залізничних напрямках» (05.22.01 - транспортні системи). Спецрада Д 64.820.04 в Українському держав­ному університеті залізничного транспорту

Український державний університет залізничного транспорту Міністерство освіти і науки України
Український державний університет залізничного транспорту Міністерство освіти і науки України
Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису
БОГОМАЗОВА ГАННА ЄВГЕНІВНА
УДК 656.073.73
ДИСЕРТАЦІЯ
ФОРМУВАННЯ АВТОМАТИЗОВАНОЇ ТЕХНОЛОГІЇ УПРАВЛІННЯ ВАГОНОПОТОКАМИ НА ЗАЛІЗНИЧНИХ НАПРЯМКАХ
05.22.1 - транспортні системи
27 - Транспорт
Подається на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук
Дисертація містить результати власних досліджень. Використання ідей, результатів і текстів інших авторів мають посилання на відповідне джерело Г.Є. Богомазова
Науковий керівник КОСТЄННІКОВ Олексій Михайлович,
кандидат технічних наук, доцент
Харків - 2019

ЗМІСТ
Вступ 25
РОЗДІЛ 1 АНАЛІЗ ІСНУЮЧИХ УМОВ ПЕРЕВЕЗЕННЯ ВАНТАЖІВ ЗАЛІЗНИЦЕЮ 33
1.1 Аналіз техніко-експлуатаційних показників вантажних перевезень України 33
1.2 Визначення напряму наукового дослідження 42
1.3 Аналіз умов функціонування залізничного транспорту в різних країнах світу 50
1.4 Аналіз наукових досліджень в сфері перевезення вантажів залізницями різних держав 58
1.5 Висновки до розділу 1 64
РОЗДІЛ 2 ФОРМУВАННЯ МОДЕЛІ ПРОГНОЗУВАННЯ ОБСЯГІВ ВАНТАЖНИХ ПЕРЕВЕЗЕНЬ 66
2.1 Дослідження методів прогнозування 66
2.2 Виявлення структури часового ряду обсягів перевезення вантажів залізницями України 78
2.3 Розробка моделі прогнозування обсягів перевезення вантажів та перевірка результатів прогнозування на точність 81
2.4 Удосконалення процедури визначення завантаженості залізничної інфраструктури 90
2.5 Висновки до розділу 2 95
РОЗДІЛ 3 ФОРМУВАННЯ МАТЕМАТИЧНОЇ МОДЕЛІ УПРАВЛІННЯ ВАГНОПОТОКАМИ НА ЗАЛІЗНИЧНИХ НАПРЯМКАХ ПЕРЕВЕЗЕННЯ 97
3.1 Підходи до удосконалення процесу доставки вантажів залізничним транспортом 97
3.2 Формування удосконаленої технології взаємодії залізничного транспорту із клієнтами АТ “Укрзалізниця” 103

24
3.3 Формалізація технологічного процесу перевезення вантажів у вигляді математичної моделі 115
3.5 Моделювання технології управління процесом перевезення вантажів 129
3.4 Висновки до розділу 3 132
РОЗДІЛ 4 РОЗРОБКА ВИМОГ ДО АВТОМАТИЗОВАНОЇ ТЕХНОЛОГІЇ УПРАВЛІННЯ ВАГОНОПОТОКАМИ ТА ОЦІНКА ЕКОНОМІЧНОЇ ЕФЕКТИВНОСТІ ЇЇ ВПРОВАДЖЕННЯ 134
4.1 Загальні умови функціонування автоматизованої системи управління вантажними перевезеннями на українській залізниці 134
4.2 Формування вимог до системи підтримки прийняття рішень диспетчерського персоналу при управлінні вагонопотоками на залізничних напрямках 139
4.3 Удосконалення структури взаємовідносин учасників перевізного процесу та комплексу додаткових задач АСК ВП УЗ-Є 143
4.4 Визначення економічної доцільності запропонованої технології на залізничному напрямку 151
4.5 Висновки до розділу 4 162
ВИСНОВКИ 164
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 167
Додаток А Розподіл парку вантажних вагонів за їх приналежністю 182
Додаток Б Результати розрахунків визначення необхідної кількості рухомого складу у залежності від прогнозних обсягів перевезення вантажів 184
Додаток В Програмний комплекс для визначення собівартості пропуску вагонопотоків по залізничній мережі України та розрахунок собівартості при заданих умовах перевезення 190
Додаток Г Список публікацій здобувача за темою дисертації та відомості про апробацію результатів дисертації 195
Додаток Д Акти впровадження 201

25

Список литературы

ВИСНОВКИ
У дисертаційній роботі вирішено задачу формування ефективної автоматизованої технології управління вагонопотоками на залізничних напрямках, яка дає можливість диспетчерському апарату приймати обґрунтовані рішення щодо усунення затримок у перевізному процесі з урахуванням “першої та останньої милі”, а також більш точно обчислити величину фінансового ризику. Основні результати та висновки полягають у наступному:
1. Аналіз статистичних даних залізничних вантажних перевезень виявив, що обсяги перевезення залізницею знижуються, незважаючи на підвищення показників вантажоперевезень на інших видах транспорту. У середньому за останні 5 років спад відбувається на 4,5 % за рік у порівнянні з попереднім роком. Обіг вагонів збільшується. Визначено, що основними причинами погіршення вищезазначених показників є нестача вантажних вагонів і тягових ресурсів та їх незадовільний стан, а також необґрунтовані простої вагонів на станціях навантаження та вивантаження. Основним видом сполучення за обсягами перевезення є внутрішнє, на другому місці - експорт. При цьому найбільший вантажообіг припадає на експортні вантажі. Виявлено, що у разі завантаженості напрямку перевезення значно зростає як кількість затриманих поїздів, так і час затримки, що спричинений простоєм поїздів як на початковому, так і на завершальному етапі перевезення.
2. З урахуванням особливостей вхідної інформації сформовано нейромережеву модель прогнозування обсягів перевезення. Даний спосіб прогнозування має високі властивості адаптації до змінних вхідних даних за рахунок самонавчання. Якість та надійність прогнозної нейромережевої моделі визначено через значення середньої помилки прогнозу, яка склала 5,56 % від фактичних значень обсягів перевезення вантажів, що свідчить про високу точність прогнозування. Зважаючи на те, що залізничний транспорт є досить інерційною системою, такий показник є достатнім для прийняття управлінських

166
рішень. На основі прогнозного рівня обсягів перевезення вантажу визначено необхідну кількість вагонів певного типу, що будуть відповідати умовам перевезення, та завантаженість залізничних напрямків із ув’язкою станцій відправлення та призначення. Отримані дані підтверджують існування ефекту “першої та останньої милі”.
3. Для більш чіткої організації перевізного процесу формалізовано технологічний процес перевезення вантажів на залізничних напрямках у вигляді оптимізаційної математичної моделі процесу просування вагонопотоків. Цільова функція моделі представляє сукупні експлуатаційні витрати та заснована на використанні інтеграла Лебега-Стілтьєса, що враховує ефект “першої та останньої милі”. Враховуючи отримані дані щодо імовірності несвоєчасного прибуття вагонів, сформована математична модель дозволяє управляти часом перебування вагонів на “першій та останній милі”, а також визначати величину можливих ризиків, що виникають у процесі експлуатації вагонів і призводять до збільшення витрат залізниці.
4. За результатами статистичних даних визначено величину коефіцієнта лінійної кореляції р=+0,2429 між часом знаходження вагонів на шляху прямування та їх перебуванням на “першій та останній милі”, що дало підстави розглянути їх в межах єдиного імовірнісного поля. З цією метою побудовано лінійну регресійну модель у вигляді біваріативного нормального закону розподілу, яка дає можливість більш точно визначити імовірність несвоєчасного прибуття вагонів до пункту призначення і, відповідно, величину фінансового ризику, що пов’язаний із можливістю грошових втрат залізниці у разі виплати штрафу. Для визначення імовірності розраховано об’єм фігури, яка є частиною куполоподібної гауссівської поверхні, якою представлена функція щільності даного біваріативного нормального закону розподілу. У такому разі необхідно обчислювати об’єм фігури, основа якої не є прямокутником зі сторонами, що паралельні до координатних осей, а є частиною цієї фігури, що відсічена площиною під певним кутом.

167
5. На основі запропонованої оптимізаційної моделі сформовано автоматизовану технологію управління вагонопотоками, що реалізується у вигляді СППР диспетчерського апарату. СППР інтегрується до АРМ ДНЦ-Є на напрямку, що підключене до єдиної автоматизованої системи керування вантажними перевезеннями Укрзалізниці. Сформована автоматизована технологія управління перевізним процесом надає інформаційну та технологічну підтримку диспетчеру для раціонального управління перевезеннями на напрямку при зменшенні витрат залізниці на транспортування вантажу в умовах невизначеності.
6. Удосконалено структуру та розроблено комплекс додаткових задач АСК ВП УЗ-Є в умовах недискримінаційного доступу до залізничної інфраструктури всіх учасників перевезення, що дало змогу забезпечити рівноправний доступ до інфраструктури, підвищити прозорість та інформативність операційної діяльності підприємств і механізмів їх управління, посилити взаємодію державного та приватного секторів, створити вільний та конкурентний ринок транспортних послуг.
7. Реалізація автоматизованої технології оптимального управління перевезеннями зменшує експлуатаційні витрати приблизно на 10 % у порівнянні з витратами, що розраховуються за існуючою методикою визначення фактичної собівартості перевезень вантажів. Такий показник підтверджує доцільність впровадження запропонованої технології в економічному відношенні. Визначення економічного ефекту з наростаючим підсумком на певному напрямку надало можливість отримати 54,16 млн грн на п’ятий рік застосування запропонованої автоматизованої технології управління вагонопотоками.