Тема: Оптимизация графиков оборота пассажирских поездов

Организация железнодорожных перевозок - сложная и актуальная проблема в современном мире. Разница между эффективным и неэффективным решениями может выражаться в десятках миллионов рублей. На практике организация перевозок - это целый комплекс взаимосвязанных задач, для решения каждой из которых применяются свои методы. Очень многое зависит от нюансов конкретной задачи - грузовые это перевозки или пассажирские, пригородные или дальние. Разные типы перевозок имеют очень сильно отличающиеся технологические требования, что влечет за собой большие различия в методах решения задач. В данной работе рассматриваются пассажирские перевозки с фокусом на поездах дальнего следования.
Одной из важных задач при организации перевозок является поиск для железнодорожных составов плана работ, называемого графиком оборота составов. Она решается на уже составленном для перевозок по железнодорожной сети графике движения, под которым понимают множество поездов, которые будут осуществлять перевозки. Составленный график движения подразумевает, что для этих поездов уже определены их маршруты, расписания и даты отправления рейсов.
График движения включает тысячи рейсов поездов, в то время как число физических составов, выполняющих эти рейсы, значительно меньше. Очевидно, что для реализации графика движения каждый состав должен выполнять несколько рейсов. Т.е., выполнив одну поездку, состав отправляется (оборачивается) в другой рейс и т.д., пока не вернется в исходное состояние, с которого он начинал первый рейс. Такой цикл называется оборотом состава, а перечень рейсов и очередность их выполнения для всех поездов графика движения и будет графиком оборота.
Данная работа посвящена поиску эффективных графиков оборота составов. От правильности их составления зависит не только возможность реализации запланированного графика движения поездов, но и количество используемых ж/д составов, что особенно важно в дальних перевозках. Допустим, состав отправляется в путь утром, а возвращается обратно через сутки (тоже утром или днем). Снова отправиться в путь он сможет только утром следующего дня, полный оборот у него занимает трое суток. Если поезд ежедневный, то для обеспечения «ежедневности» ему потребуется три состава поездов. В то же время, если со станции вечером отправляется другой ежедневный поезд, который возвращается вечером через сутки (т.е. его выполнение его оборота также требует три состава), то для этих двух поездов можно составить «сложный оборот». Не будем удерживать первый состав на станции до утра следующего дня, а отправим его вечерним рейсом в этот же день. Тогда полный оборот состава, выполняющего оба рейса подряд - пять суток. При такой организации работы для тех же двух ежедневных поездов потребуется не шесть, а лишь пять составов. Стоимость одного пассажирского вагона на 2016 год составляет 35-40 млн. рублей, что делает экономию даже в один состав очень весомой.
В работе предложены критерии оценки эффективности графика оборотов, главным из которых является минимизация числа используемых им составов. Помимо этого критерия присутствует оценка устойчивости плана работ к задержкам составов. В реальной жизни график оборота редко составляют с нуля, обычно используют уже существующий, прошлогодний график. При оценке оптимальности найденного графика учитывается отклонение от предыдущего плана работ, т.к. специалисты РЖД предпочитают работать, внося малые изменения в уже существующие хорошо изученные решения.
В ходе работы рассматривается модель, учитывающая принятые на железной дороге ограничения, такие как требования поезда к типам вагонов выполняющего его состава или минимальное время стоянки состава между двумя станциями. Также расширено понятие периодичности хождения поездов, позволяющее применять модель для дальних пассажирских поездов и точнее вычислять количество задействованных в обороте составов. У приведенной модели показана сводимость к классической задаче о назначениях и предложен способ поиска оптимального относительно рассмотренных критериев графика оборота. Для построенной на основе модели программной системы приведены результаты расчетов для поездов нескольких железнодорожных депо.

Купить

В рамках данной работы были получены следующие результаты:
1) Исследованы существующие модели для задачи построения оборотов поездов. Написан обзор, подробно рассматривающий семейство моделей RSR, затронуты также некоторые более сложные модели.
2) Построена модель задачи построения плана работ составов, поддерживающая технологические требования РЖД. Для нее было расширено понятие периодичности хождения поездов. К модели добавлены критерии консервативности найденного решения и устойчивости его к задержкам составов, а также гибкая система штрафов и ограничений. Показана сводимость предложенной модели к классической задаче о назначениях. Предложен метод поиска оптимального относительно описанных критериев плана работ составов, а также способ получения частичного плана работ в случае, когда общего не существует.
3) Создана программная система для использования модели специалистами РЖД при составлении оборотов дальних пассажирских поездов. Система интегрирована в АСУ “Компас”, но является независимой и поддерживает возможность ее использования в других АСУ.

Купить