Автоматизация обработки и анализа данных имитационного моделирования железнодорожной сети

Описаны средства автоматизации имитационного моделирования железнодорожной сети, функционирующей в условиях случайных воздействий. Предложена методика определения наиболее эффективного варианта организации сети, позволяющего согласовать во времени и в пространстве перемещение грузовых транспортных п...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2009
Автор:	Сукач, Е.И.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут проблем реєстрації інформації НАН України 2009
Назва видання:	Реєстрація, зберігання і обробка даних
Теми:	Інформаційно-аналітичні системи обробки даних
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/50382
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Автоматизация обработки и анализа данных имитационного моделирования железнодорожной сети / Е.И. Сукач // Реєстрація, зберігання і оброб. даних. — 2009. — Т. 11, № 2. — С. 59-69. — Бібліогр.: 4 назв. — pос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-50382
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-503822025-02-09T09:31:19Z Автоматизация обработки и анализа данных имитационного моделирования железнодорожной сети Автоматизація обробки та аналізу даних імітаційного моделювання залізничної мережі The Automation of Data Processing and Analyzing for the Simulation of the Railway System Сукач, Е.И. Інформаційно-аналітичні системи обробки даних Описаны средства автоматизации имитационного моделирования железнодорожной сети, функционирующей в условиях случайных воздействий. Предложена методика определения наиболее эффективного варианта организации сети, позволяющего согласовать во времени и в пространстве перемещение грузовых транспортных потоков. Описано засоби автоматизації імітаційного моделювання залізничної мережі, що функціонує в умовах випадкових дій. Запропоновано методику визначення найбільш ефективного варіанту організації мережі, що дозволяє погоджувати в часі та просторі переміщення вантажних транспортних потоків. The facilities for automation of simulation of the railway system functioning in the conditions of random actions are described. A technique of definition of the most effective variant of the network organization allowing to coordinate in time and in space to moving of cargo transport streams is offered. 2009 Article Автоматизация обработки и анализа данных имитационного моделирования железнодорожной сети / Е.И. Сукач // Реєстрація, зберігання і оброб. даних. — 2009. — Т. 11, № 2. — С. 59-69. — Бібліогр.: 4 назв. — pос. 1560-9189 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/50382 681.3 ru Реєстрація, зберігання і обробка даних application/pdf Інститут проблем реєстрації інформації НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Інформаційно-аналітичні системи обробки даних Інформаційно-аналітичні системи обробки даних
spellingShingle	Інформаційно-аналітичні системи обробки даних Інформаційно-аналітичні системи обробки даних Сукач, Е.И. Автоматизация обработки и анализа данных имитационного моделирования железнодорожной сети Реєстрація, зберігання і обробка даних
description	Описаны средства автоматизации имитационного моделирования железнодорожной сети, функционирующей в условиях случайных воздействий. Предложена методика определения наиболее эффективного варианта организации сети, позволяющего согласовать во времени и в пространстве перемещение грузовых транспортных потоков.
format	Article
author	Сукач, Е.И.
author_facet	Сукач, Е.И.
author_sort	Сукач, Е.И.
title	Автоматизация обработки и анализа данных имитационного моделирования железнодорожной сети
title_short	Автоматизация обработки и анализа данных имитационного моделирования железнодорожной сети
title_full	Автоматизация обработки и анализа данных имитационного моделирования железнодорожной сети
title_fullStr	Автоматизация обработки и анализа данных имитационного моделирования железнодорожной сети
title_full_unstemmed	Автоматизация обработки и анализа данных имитационного моделирования железнодорожной сети
title_sort	автоматизация обработки и анализа данных имитационного моделирования железнодорожной сети
publisher	Інститут проблем реєстрації інформації НАН України
publishDate	2009
topic_facet	Інформаційно-аналітичні системи обробки даних
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/50382
citation_txt	Автоматизация обработки и анализа данных имитационного моделирования железнодорожной сети / Е.И. Сукач // Реєстрація, зберігання і оброб. даних. — 2009. — Т. 11, № 2. — С. 59-69. — Бібліогр.: 4 назв. — pос.
series	Реєстрація, зберігання і обробка даних
work_keys_str_mv	AT sukačei avtomatizaciâobrabotkiianalizadannyhimitacionnogomodelirovaniâželeznodorožnojseti AT sukačei avtomatizacíâobrobkitaanalízudanihímítacíjnogomodelûvannâzalízničnoímereží AT sukačei theautomationofdataprocessingandanalyzingforthesimulationoftherailwaysystem
first_indexed	2025-11-25T08:53:22Z
last_indexed	2025-11-25T08:53:22Z
_version_	1849751821340377088
fulltext	ISSN 1560-9189 Реєстрація, зберігання і обробка даних, 2009, Т. 11, № 2 59 УДК 681.3 Е. И. Сукач Учреждение образования «Гомельский государственный университет им. Ф. Скорины» ул. Советская, 104, 246019 Гомель, Республика Беларусь Автоматизация обработки и анализа данных имитационного моделирования железнодорожной сети Описаны средства автоматизации имитационного моделирования железнодорожной сети, функционирующей в условиях случайных воз- действий. Предложена методика определения наиболее эффективного варианта организации сети, позволяющего согласовать во времени и в пространстве перемещение грузовых транспортных потоков. Ключевые слова: имитационная модель, железнодорожная сеть, транспортные потоки, план формирования поездов. Введение Железнодорожные транспортные системы (ТС) являются системами большой размерности и состоят из сложных подсистем, обеспечивающих управление, тех- нологию работы, взаимосвязь и взаимодействие друг с другом. Регулярное взаи- модействие и взаимозависимость подсистем железнодорожной сети (ЖС) во вре- мени и пространстве определяются сущностью транспортного процесса и регули- руются общесистемными нормативно-технологическими документами — планом формирования поездов (ПФП) сети железных дорог и графиком движения поез- дов. ПФП однозначно определяет маршрут перемещения поезда по ЖС в соответ- ствии с пунктом отправления и пунктом назначения. Для расчетов ПФП исполь- зуются две группы методов — методы аналитических сопоставлений и методы аналитических расчетов. Первая группа методов позволяет найти оптимальный вариант путем процедур последовательного приближения к лучшему варианту. Вторую группу составляют методы, основанные на сравнении показателей всех возможных или определенным образом отобранных вариантов ПФП. Как те, так и другие методы при большом числе станций ЖС позволяют лишь приблизиться в некоторой степени к оптимальному ПФП [1]. Кроме этого, ПФП составляется на один год с учетом устойчивых перевозок, которым соответствует система относи- тельно стабильных грузопотоков, и впервые запланированных, возникающих при появлении новых производственных связей. Как постоянные, так и впервые пла- © Е. И. Сукач Е. И. Сукач 60 нируемые перевозки подвержены случайным воздействиям, что определяет веро- ятностный характер нагрузки на сеть. График движения поездов, регламентирующий время отправления, приема и пропуска всех категорий поездов по всем станциям ЖС, составляется с учетом заказов на доставку грузов и, в силу неравномерности поступления заказов и ог- раниченного объема ресурсов ЖС, требует довольно частого обновления. Таким образом, функционирование ЖС в соответствии с ПФП и графиком движения поездов подвержено влиянию случайных факторов и может приводить к возникновению сбоев в обслуживании поездопотоков. Поэтому для определения наиболее эффективных вариантов функционирования ЖС актуально использова- ние метода имитационного моделирования, базирующегося на формализме сов- мещаемых потоков и учитывающее стохастическое проявление различных транс- портных ситуаций. Целью работы является описание средств автоматизации имитационного мо- делирования ЖС, позволяющих оценить в динамике имеющиеся резервы сети и выявить «узкие места» в обслуживании транспортных потоков. Основным звеном, обеспечивающим получение характеристик обслуживания транспортных поездо- потоков в ЖС, является универсальная имитационная модель (ИМ) IM_JS. Мо- дель параметризована и может быть оперативно модифицирована путем измене- ния структуры и управления параметрами компонентов. Автоматизация этапов верификации модели и дальнейшей ее эксплуатации реализуется с использованием универсальных подсистем комплекса автоматиза- ции имитационного моделирования транспортных систем [2]. Согласованная ра- бота IM_JS и вспомогательных подсистем комплекса имитации транспортных систем позволяет автоматизировать получение, обработку и анализ результатов моделирования с целью выбора варианта распределения нагрузки и ресурсов ис- следуемой ЖС, обеспечивающего минимизацию времени и стоимости на транс- портировку грузов при безусловном обеспечении качества их доставки. В статье приводится состав комплекса автоматизации имитационного моде- лирования транспортных систем, дается описание ИМ ЖС, излагается методика определения эффективного варианта функционирования ЖС, обеспечивающего рациональное использование ресурсов ЖС на различных уровнях ее детализации. Состав комплекса автоматизации имитационного моделирования транспортных систем Комплекс автоматизации имитационного моделирования ТС, позволяющий автоматизировать большую часть этапов общей методики постановки имитацион- ных экспериментов (ИЭ), адаптированных для случая исследования различных транспортных сред, структурно включает следующие компоненты: — ИМ автомобильных транзитных потоков региона (IM_ATR); — ИМ городской транспортной сети (IM_GTS); — ИМ сортировочной станции железнодорожной сети (IM_JST); — ИМ участка железнодорожной сети (IM_JD); — ИМ железнодорожной сети (IM_JS); — логико-вероятностную модель транспортной сети (IM_LM); Автоматизация обработки и анализа данных имитационного моделирования железнодорожной сети ISSN 1560-9189 Реєстрація, зберігання і обробка даних, 2009, Т. 11, № 2 61 — технологическую оболочку комплекса, организующую диалоговое взаи- модействие пользователя с имитационными моделями комплекса (INTF); — подсистему испытания и исследования свойств ИМ комплекса (ISPT); — подсистему оптимизации и принятия решений (OPTIM); — подсистему отображения результатов моделирования (VIZ). IM_ATR позволяет определить интегральный максимальный поток и наибо- лее эффективный вариант распределения этого потока в сети с учетом наличия множества входов и выходов исследуемой сети. IM_GTS предназначена для исследования эксплуатационных характеристик городской ТС общественного транспорта, имеющей вероятностной характер фун- кционирования. IM_JST позволяет исследовать технологический процесс переработки тран- зитного вагонопотока на железнодорожной сортировочной станции. IM_JD слу- жит для оптимизации процесса перемещения составов на участках железнодо- рожной сети. IM_JS предназначена для анализа эффективности вариантов органи- зации перевозочного процесса на железнодорожной сети при условии выполнения установленного ПФП, реализуемого в условиях случайных воздействий. IM_LM предполагает исследование вероятностных характеристик износа ТС на различных уровнях детализации. Имитационные модели IM_JST, IM_JD, IM_JS, IM_GTS реализованы с испо- льзованием базовой системы моделирования MICIC4 [3], которая использует биб- лиотеку программ и широко распространенный объектно-ориентированный язык программирования С++. Модели параметризованы и могут использоваться науч- но-исследовательскими подразделениями транспортных организаций. При моди- фикации их алгоритма от программиста не требуется изучения нового языка мо- делирования, приобретения опыта верификации и отладки программ ИМ. Он ис- пользует привычный полнофункциональный инструмент интегрированной среды разработки приложений на С++. Взаимодействие имитационных моделей и подсистем комплекса, отвечающих за диалоговое взаимодействие (INTF), испытание и исследование свойств ИМ комплекса (ISPT), оптимизацию и принятие решений (OPTIM), отображение ре- зультатов моделирования (VIZ) осуществляется через общую информационную базу данных комплекса, которая реализована универсальными программными средствами. В ней хранятся исходные данные, связывающие геометрическое пре- дставление объектов, имеющих пространственную природу, с таблицами пара- метров, характеризующих свойства этих объектов. В процессе моделирования в таблицах базы данных накапливаются статистические данные, позволяющие вы- числить отклики имитации. Технологические подсистемы комплекса позволяют быстро выполнить расче- ты, наглядно отобразить полученные результаты и оперативно выбрать стратегию управления ТС. Стандартные форматы представления данных моделирования обеспечивают не только удобства при работе с данными, но и их переносимость, информационную совместимость с работами по смежной тематике, возможность обмена материалами. Е. И. Сукач 62 Имитационная модель железнодорожной сети IM_JS Железнодорожная сеть представляет собой граф G(N, U), узлами которого яв- ляются сортировочные станции {N}, а ребрами — участки дорог {U} между стан- циями. На сортировочных станциях происходит обслуживание составов, посту- пающих с различных станций ЖС и их переформирование с учетом вагонов, по- ступающих с местных промежуточных станций, которые должны быть отправле- ны согласно пункту назначения. Маршруты перемещения составов по участкам дорог ЖС определяются в соответствии с утвержденным ПФП, параметры кото- рого учитываются при моделировании. Рассматриваются грузовые транспортные поездопотоки, которые определяют нагрузку на ЖС и конкурируют за ресурсы сети. Структурная схема модели представлена на рисунке. Структурная схема имитационной модели ЖС Основными компонентами ИМ ЖС являются: генератор транзактов (GENi); транзакт (TRj); сложный составной транзакт (STRn); имитатор участка дороги, представленный многоканальным устройством MICIC4 (JDk); узел ЖС (YZi), представляющий собой составное устройство MICIC4, включающее набор уст- ройств, отображающих переформирование транзактов на сортировочных станци- ях; поглотитель транзактов (POGLi). Генератор отображает процесс поступления вагонов на сортировочные стан- ции с прилегающих промежуточных станций. Поезда в модели представлены YZ1 Граф ЖС G(N,U) JD2 GEN1 POGL1 JD1 JD3 JD4 JDk YZn YZ2 JD5 POGL2 GEN2 POGLn GENn Автоматизация обработки и анализа данных имитационного моделирования железнодорожной сети ISSN 1560-9189 Реєстрація, зберігання і обробка даних, 2009, Т. 11, № 2 63 сложными составными транзактами (ССТ). Поступая на станцию, они разбивают- ся на вагоны (транзакты) и группы вагонов (ССТ), а затем в соответствии с назна- чением (ПФП), собираются в новые составы. Перемещение поездов по участкам сети отображается в модели путем обслуживания ССТ многоканальными устрой- ствами, обеспечивающими параллельное обслуживание множества транзактов. Работа устройств JDk синхронизирована в модельном времени и позволяет отра- зить одновременное перемещение транспортных единиц в различных направле- ниях. Перечисленные статические компоненты (генератор, устройство, узел) опи- сывают однотипные по функционированию элементы, представленные в модели версиями. Динамические элементы модели, то есть транзакты, имеют множество копий. При этом, элементы одного и того же компонента модели совпадают по набору параметров и процессу, но различаются по конкретным значениям. Обслуживание грузового транспортного потока ЖС в узлах сети YZi предпо- лагает реализацию следующих операций: прием вагонов, поступивших с проме- жуточных станций; прием поездов, прибывших со смежных сортировочных стан- ций ЖС; построение списков станций, определяющих маршруты следования ва- гонов, поступивших с промежуточных станций; распределение вагонов на пути формирования составов, которые определяются пунктами их назначения; форми- рование новых составов из местных вагонов и вагонов, поступивших с других станций в составе поездов; выбор подходящего локомотива для накопленных со- ставов; отправление поездов со станций. Алгоритм обслуживания ССТ в узле реализуется последовательностью сле- дующих шагов. Прибытие ССТ в узел YZi активизирует поиск свободного пути для его обслуживания (переформирования). Далее реализуется проверка условия окончания обслуживания транзактов, составляющих ССТ. Транзакты, имеющие параметр станции назначения, совпадающий с номером версии YZi, поглощаются (пополняют парк порожних вагонов станции), а оставшиеся участвуют в процессе переформирования и поступают на соответствующие обслуживающие устройства (пути формирования). В процессе формирования новых ССТ анализируется узел назначения транзактов, и в соответствии с ПФП определяется номер обслужи- вающего устройства (пути формирования) и маршрут его перемещения по ЖС. Если ССТ в данном направлении уже формируется, то транзакт добавляется в его конец. В противном случае активизируется начало формирования нового ССТ, для которого определяется вид состава. Информация обо всех ССТ, обслуживающихся устройствами ИМ ЖС, сохра- няется и корректируется в базе данных модели на каждом шаге имитации. Вектор параметров k-го варианта моделирования ЖС ( kG ) образуют следую- щие величины: — граф исследуемой железнодорожной сети G(N, U); — план формирования составов, задаваемый массивом ,ijspfsPFS  Njsi ,1,,  , элементами которого являются коды сортировочных станций, при перемещении вагона из пункта i в пункт j; Е. И. Сукач 64 — число входов/выходов для множества сортировочных станций ( ivs , Ni ,1 ); — матрицу пропускных способностей ( UuNjic ijij  ,,1,, ), элементы ко- торой определяют максимальное число поездов, которое может быть пропущено по участку сети за единицу времени; — матрицу стоимости перемещения вагона по участку дороги единичной длины из i-го узла ЖС в j-й узел ( UuNjiqe ijij  ,,1,, ); — матрицу длин участков ЖС ( UuNjil ijij  ,,1,, ); — число видов составов, составляющих транспортный поток (М); — матрицу, определяющую структуру потоков ( NjiFSTR ij ,1,,)(   ), эле- ментами которой являются функции распределения видов составов )(ijF , плани- руемых для перемещения из i-го пункта отправления в j-й пункт назначения; — матрицу, определяющую интенсивность поступления различных видов со- ставов в ЖС ( MkNijFINT ijk ,1,,1,)(   ), элементами которой являются фун- кции распределения времени поступления составов различных видов, планируе- мых для перемещения из i-го пункта отправления в j-й пункт назначения; — матрицы времени/стоимости обслуживания составов на сортировочных станциях ( NhjiMkFF pkijpkij ,1,,,,1,)(/)( __  , где k — вид состава, i — станция отправления, j — станция назначения, p — сортировочные станции мар- шрута перемещения), элементами которых являются функции распределения времени/стоимости обслуживания составов на сортировочных станциях ЖС, по- лученные с помощью IM_JST [4]; — параметры местных вагонов: интенсивность поступления вагонов на сор- тировочную станцию ( NiRvii ,1),(   ); массу вагонов ( )(vRmv  ); род под- вижного состава ( )(vRtv  ); станцию назначения вагонов ( NiRsn vii ,1),(   ); — параметры составов: массу составов ( )(sRms  ); скорость перемещения составов ( )( sR ); количество вагонов ( )(sRnv  ) в составах; вид составов (Z). Вектор откликов моделирования kY , полученный обработкой статистических данных, включает средние значения: — времени перемещения вагонов из i-го пункта отправления в j-й пункт на- значения ( Njitij ,1,,  ); — стоимости доставки грузов из i-го пункта отправления в j-й пункт назначе- ния ( Njiqij ,1,,  ); — расстояния из i-го пункта отправления в j-й пункт назначения в условиях рассматриваемого ПФП ( Njilij ,1,,  ); — реализованной пропускной способности при перемещении из i-го пункта отправления в j-й пункт назначения ( Njiprij ,1,,  ); Автоматизация обработки и анализа данных имитационного моделирования железнодорожной сети ISSN 1560-9189 Реєстрація, зберігання і обробка даних, 2009, Т. 11, № 2 65 — суммарного времени простоя вагонов на сортировочных станциях при их перемещении из i-го пункта отправления в j-й пункт назначения ( Njiojt ij ,1,,_  ); — грузонапряженности ЖС, которая является показателем уровня загрузки сети объемом транспортной работы и вычисляется по формуле:    Nij ij Nij ijij lplGN / , где ijp — средняя величина перевезенного груза по участку ЖС. Методика определения эффективного варианта функционирования железнодорожной сети Максимальный поток, который может быть пропущен по элементам ЖС в единицу времени определяет ее пропускную способность. Транспортный поток определяет нагрузку на сеть: чем больше поток, тем выше нагрузка. Определение оптимального транспортного потока для ЖС позволит эффективно использовать ее ресурсы и обеспечить перемещение грузовых потоков максимального объема. Если поток превышает это значение или нагрузка несбалансированна, то сеть бу- дет работать в режиме перегрузок, с задержками и экономическими потерями. Ес- ли нагрузка недостаточна, то затраты на обслуживание сети будут превышать до- ходы от грузоперевозок. Поэтому, установление соответствия между мощностью сети и величиной имеющихся или спрогнозированных потоков является условием эффективного функционирования ЖС и обеспечения установленных границ из- менения пропускной способности. С целью нахождения эффективного варианта функционирования ЖС предлагается использовать методику, основанную на ис- пользовании описанных средств автоматизации обработки и анализа данных ими- тационного моделирования ЖС. Методика реализуется итеративно и включает три этапа: 1) оптимизацию работы сортировочных станций и движения поездов на уча- стках; 2) выбор эффективной стратегии обслуживания транспортного потока; 3) определение рациональных параметров транспортного потока. Первый этап предполагает использование имитационных моделей IM_JST (сортировочной станции) и IM_JD (участка ЖС) в составе комплекса автоматиза- ции имитационного моделирования ТС. IM_JST предназначена для нахождения рациональных характеристик технологической линии процесса переработки тран- зитного вагонопотока. Определение оптимальной структуры технологического процесса переработки вагонопотока, подбор необходимого состава и объемов различных видов ресурсов, определение управляющих стратегий с целью сокра- щения простоя вагонов при их переработке позволяет решить задачу перераспре- деления нагрузки на ЖС за счет выбора сортировочных станций для вагонов, по- ступающих с промежуточных станций участков сети. Е. И. Сукач 66 При этом оптимизация распределения вагонопотока с промежуточных стан- ций участков сети Uuij  на сортировочные достигается путем пропорционально- го деления нагрузки в соответствии с вектором резервов пропускной способности смежных сортировочных станций. Для определения элементов вектора резервов сортировочных станций irssRSS  , Ni , используются результаты, получен- ные на модели IM_JST по определению пропускной способности станций. Эле- менты RSS вычисляются по формуле   j ji i i prpprp prp rss , где jprp и iprp — пропускные способности j-й и i-й сортировочных станций соответственно для всех j таких, что Uuij  . Кроме этого, выявление резервных возможностей сортировочных станций позволит своевременно осуществить переброску технических средств с одной сортировочной станции на другую в те моменты времени, когда производствен- ные мощности станций не справляются с графиком заказа. Имитация обслужива- ния поездопотока ЖС на втором и третьем этапах реализации методики, позволит оперативно оценить общий выигрыш в результате принятых изменений. Проведение ИЭ с моделью IM_JD дает возможность составить график дви- жения поездов на участке, обеспечивающий максимальную пропускную способ- ность с учетом требований безопасности. При этом учитываются эксплуатацион- ные параметры участка сети, которые не изменяются в процессе моделирования. А для заданной интенсивности поступления составов в ЖС подбирается такая плотность поездов на участке, которая обеспечивает удовлетворительные показа- тели времени перемещения при максимальной пропускной способности участка. По результатам имитации определяются функции распределения времени обслу- живания поездов на участках, используемые в модели IM_JS. Второй этап объединяет в себе много задач, обусловленных особенностями обслуживания транспортного потока в ЖС. Обслуживание железнодорожного транспортного потока представляет собой весьма сложную задачу, поскольку ва- гоны могут организовываться в поезда на различных станциях, число которых увеличивается по мере развития ЖС. Выбор пути следования составов также предполагает множество вариантов, поскольку часто более эффективно следова- ние вагонов не по кратчайшим направлениям, а по альтернативным высокотехни- ческим оснащенным магистралям. Маршрут перемещения вагона из пункта отправления в пункт назначения од- нозначно определяется по коду станции назначения в соответствии с утвержден- ным ПФП, который при моделировании описывается массивом PFS . Моделиро- вание обслуживания транспортного потока заданной величины и структуры при неизменном объеме ресурсов ЖС для утвержденного ПФП позволяет оценить ряд экономических и эксплуатационных показателей, что позволяет сделать ком- плексную оценку эффективности плана формирования транспортных потоков ЖС. Для оценки варианта функционирования ЖС используется комплексный по- казатель ),1,,,,,( NjiprlqtF ijijijijJS  , включающий среднее время переме- Автоматизация обработки и анализа данных имитационного моделирования железнодорожной сети ISSN 1560-9189 Реєстрація, зберігання і обробка даних, 2009, Т. 11, № 2 67 щения вагонов ijt , среднюю стоимость доставки грузов ijq , расстояние пере- мещения ijl и среднюю реализованную пропускную способность ijpr , значения которого определяются по выборкам имитационного ИЭ усреднением соответст- вующих статистик моделирования для всех сочетаний пунктов отправления и на- значения. Нормирование элементов матриц их максимальным значением позволя- ет выделить среди анализируемых направлений лучшее в смысле времени достав- ки, стоимости, расстояния и пропускной способности. При этом среди показате- лей времени, стоимости и расстояния выбираются направления с минимальными нормированными значениями, а пропускные способности анализируются с целью определения максимума. Рассмотрение комплексного показателя для различных сочетаний пунктов отправления и назначения: * 3 * 2 * 1 * ijijijij lqtf   , где ij ij ij ij t t t max *  , ij ij ij ij q q q max *  , ij ij ij ij l l l max *  , ,10  i    3 1 1 i i , где i — коэффи- циенты важности откликов, позволит сравнить пути перемещения между собой и упорядочить их по эффективности. Интегральной оценкой варианта функциони- рования сети является пара значений ( , FPRP ), где  ij ijfF ,  ij ijprpPRP ** , ij ij ij ij pr pr pr max *  . Она отражает реализуемую пропускную способность сети и эф- фективность организации варианта ЖС с учетом выбранных предпочтений. Сле- дует отметить, что рассмотрение интегральных оценок для множества сочетаний пунктов отправления и назначения в одном направлении, позволит оценить по эффективности и пропускной способности смежные участки сети и направления. При этом часть нагрузки с наиболее загруженного направления может быть на- правлена на участок с большей пропускной способностью, обеспечивая таким об- разом равномерную загруженность ЖС. Резервные возможности сети могут быть выявлены путем изменения ПФП. С этой целью рассматривается альтернативный ПФП NjsipfsPFS ijs ,1,,,''  . В результате проведения моделирования функционирования сети в условиях нового ПФП формируются элементы вектора ),1,,,,,( ''''' NjiprlqtF ijijijijJS  . Поэле- ментное вычитание матриц времени перемещения, стоимости доставки, расстоя- ний и пропускной способности позволяет выявить резервы этих величин для раз- личных сочетаний станций отправления и назначения: ijijij ttrt  ' , ijijij qqrq  ' , ijijij llrl  ' , ijijij prprrpr  ' , Nji ,1,  . Е. И. Сукач 68 Суммирование элементов матриц резервов позволит оценить общий выиг- рыш по времени (RT), стоимости (RQ), расстоянию (RL) и пропускной способно- сти (RPR) при переходе к альтернативному ПФП:  ij ijrtRT ;  ij ijrqRQ ;  ij ijrlRL ;  ij ijrprRPR . Следует отметить, что рассмотрение множества вариантов ПФП при имита- ционном моделировании функционирования сети не является сложной задачей, поскольку задание ПФП сводится к определению элементов массива PFS . По- этому возможен выбор из большого числа вариантов с целью определения лучше- го из них с учетом заданных критериев. Формирование и анализ интегральных показателей различных вариантов ПФП позволит определить лучший из них. При этом необходимо учитывать, что вариант ПФП, имеющий минимальную стои- мость реализации, обладает преимуществами перед остальными, поскольку обна- руженные резервы времени и длины пути могут быть использованы для предот- вращения сбоев в обслуживании транспортного потока. На третьем этапе рассматриваются вопросы организации самого грузового поездопотока. Для определения влияния структуры транспортного потока на эф- фективность функционирования сети реализуется моделирование всей сети, при котором рассматриваются различные варианты сочетаний параметров потоков и транспортных единиц их составляющих. Множество исследуемых вариантов оп- ределяется сочетаниями параметров, определяющих структуру потока ( STR ) и интенсивность поступления составов ( INT ) с различных станций и имеющих не- который пункт назначения. Путем изменения параметров функций распределения матрицы STR для уста- новленного ПФП возможно рассмотрение различных стратегий обслуживания транспортных единиц на сортировочных станциях. Транспортный поток, вклю- чающий только сквозные составы, обеспечивает отправительскую маршрутиза- цию в сети, при которой составы формируются на станциях отправления и прохо- дят без переработки все промежуточные станции до станции назначения. Форми- рование транспортного потока только из составов с переработкой (частичной пе- реработкой) позволяет реализовать участковую маршрутизацию, при которой со- ставы переформировываются на каждой сортировочной станции. В последнем случае необходимо минимальное число сортировочных путей (путей формирова- ния) на каждой станции, однако требуются значительные перерабатывающие спо- собности этих станций. Кроме этого, увеличивается время нахождения вагонов в пути следования из-за переработки дальних вагонопотоков на всех попутных сор- тировочных станциях. Рассмотрение промежуточных вариантов путем проведе- ния ИЭ расширит выбор рационального варианта организации транспортных по- токов, обеспечивающего минимальные затраты в условиях реализации максима- льной пропускной способности. Интенсивность поступления составов каждого вида на обслуживание желез- нодорожной сетью ( INT ) определяется реализуемой пропускной способностью станций отправления, на которых происходит формирование составов для множе- ства назначений. Причем вид состава существенным образом влияет на время его формирования. Длительное время формирования сквозных составов обусловлено Автоматизация обработки и анализа данных имитационного моделирования железнодорожной сети ISSN 1560-9189 Реєстрація, зберігання і обробка даних, 2009, Т. 11, № 2 69 накоплением вагонов с одним назначением. Составы с переработкой включают вагоны, которые имеют различные станции назначения и формируются до бли- жайших сортировочных станций, как правило, быстрее. Комплексное рассмотре- ние взаимосвязанных параметров потока повысит уровень исследований и обес- печит выбор наиболее значимых из них для эффективного обслуживания транс- портного потока. Заключение Автоматизация получения, обработки и анализа данных имитационного мо- делирования с применением методики определения наиболее эффективного вари- анта организации ЖС, функционирующей в условиях случайных воздействий, по- зволит оперативно решать типовые задачи имитационного моделирования с уче- том имеющихся данных и критериев поиска решения. Выявленные при этом ре- зервы пропускной способности ЖС позволят оценить возможную провозную спо- собность сети, то есть тот максимальный груз, который может быть провезен по элементам сети в единицу времени, что позволит составить рациональный план перевозок и оценить возможную прибыль. 1. Управление эксплуатационной работой и качеством перевозок на железнодорожном транспорте / под ред. П.С. Грунтова. — М.: Транспорт, 1994 — 543 с. 2. Максимей И.В. Автоматизация этапов разработки и эксплуатации имитационных моделей транспортных систем / И.В. Максимей, Е.И. Сукач, Е.А. Ерофеева, П.В. Гируц // Проблемы про- граммирования. — 2008. — № 4. — C. 104–111. 3. Программно-технологические комплексы имитации сложных дискретных систем / В.Д. Левчук, И.В. Максимей. — Гомель: ГГУ им.Ф.Скорины, 2006. — 263 с. 4. Максимей И.В. Имитационное моделирование вероятностных характеристик функциони- рования железнодорожной сети / И.В. Максимей, Е.И. Сукач, Е.А. Ерофеева, П.В. Гируц // Мате- матические машины и системы. — 2008. — № 4. — C. 147–153. Поступила в редакцию 10.04.2009

Автоматизация обработки и анализа данных имитационного моделирования железнодорожной сети

Репозитарії

Схожі ресурси