Постановка задачи и метод ее решения

Задача комплексного оперативного планирования работы локомотивов грузового движения может быть сформулирована следующим образом.

Имеется обслуживаемый закрепленными сериями локомотивов участок обращения. Требуется среди множества возможных взаимоувязанных вариантов планов работы локомотивов на периоды планирования — суточный С = {С₁, С₂,..., С _п }, текущий Т = {Т₁, Т₂,..., Т _п } и на ближайшие три (четыре) часа (на период окончательного плана-задания) О = {О₁, О₂,..., О _п } — найти такой набор вариантов (С*, T*, O*), при котором минимизируются за суточный период планирования (Т_г) эксплуатационные расходы, зависящие от тягового обеспечения Э_Тг(C, T, O):

Э_Тг(С*, T*, O*) ® min Э(C, T, O). (1)

При поиске рациональных вариантов планирования работы тяговых средств учитываются лишь изменяющиеся группы затрат, а именно на содержание эксплуатируемого парка локомотивов. Это расходы, связанные с их простоями по пунктам оборота и перецепки, резервными пробегами и выполнением технического обслуживания ТО-2, а также расходы, связанные с возникающими дополнительными простоями готовых составов поездов из-за несвоевременной выдачи локомотивов для их вывоза.

Учитывая большую размерность задачи комплексного оперативного планирования работы локомотивов грузового движения, для ее решения необходимо применять метод декомпозиции, использующий эвристические соображения для представления общей задачи в виде определенной последовательности трех частных подзадач. Иными словами, данную задачу следует решать методом последовательной покоординатной минимизации в соответствии с иерархией, приведенной на рис. 1.

Рисунок 1 Схема выбора рационального варианта плана работы локомотивов грузового движения при комплексном его составлении

2.3 Суточное планирование работы локомотивов

В иерархии решения задачи оперативного планирования работы локомотивов, при комплексном ее осуществлении (см. рис. 1), первой подзадачей (частной задачей) является рационализация суточного плана работы локомотивов, то есть прикрепления локомотивов к составам поездов (ПЛСП) на суточный период. Суточный план работы локомотивов (составляемый на период с 18 ч 00 мин предплановых суток до 18 ч 00 мин плановых) разрабатывается одновременно с текущим планом на период с 12 ч 00 мин до 18 ч 00 мин предплановых суток. Поэтому при решении данной задачи рассматривается период планирования с 12 ч 00 мин текущих (предплановых) до 18 ч 00 мин планируемых суток, то есть период продолжительностью 30 ч.

При организации пропуска поездов по технологии отправления составов поездов по готовности (исходя из межпоездного интервала) (ОПГС) и при отправлении поездов по равноправным расписаниям (ГДРР) решение задачи осуществляется в четыре этапа.

На первом этапе реализуется метод моделирования графика прогнозного оборота локомотивов — составление исходного варианта ПЛСП на базе создаваемой модели пропуска поездов по участкам за период моделирования = 32 ч (с 10 ч 00 мин текущих (предплановых) суток, с момента съема информации, до 18 ч 00 мин плановых суток). Предусматривается формирование так называемого идеального варианта пропуска поездов по участкам, при котором допускается условие полного обеспечения составов локомотивами по всем станциям. На базе построенной таким образом модели пропуска поездов по участкам составляется в три шага предварительный план ПЛСП (исходный вариант), при формировании которого учитываются требования по обеспечению условия поддержания технологически необходимого минимального неснижаемого наличия локомотивов на конец планируемых суток, а также по своевременной постановке их на техническое обслуживание и текущий ремонт.

На первом шаге согласно разработанной методике формируется матрица времени готовности локомотивов (алгоритм предусматривает моделирование маршрутов передвижения локомотивов по путям станций и тяговой территории с учетом влияния основных факторов).

На втором шаге сначала методом полного перебора находится наилучший вариант плана работы локомотивов, следующих в депо, а затем осуществляется прикрепление остальных локомотивов к составам поездов, не обеспеченных тяговыми средствами. И наконец, на основе полученного таким образом плана ПЛСП формируются массив наличия по станциям составов поездов, не обеспеченных локомотивами (массив недостающих локомотивов), и массив избыточных локомотивов, готовых к отправлению.

На третьем (заключительном) шаге сначала по каждой станции исключаются из последующего использования для вывоза поездов прибывающие в конце периода планирования локомотивы в количестве, равном минимально необходимому их наличию на конец периода суточного планирования. Затем все оставшиеся локомотивы прикрепляются к составам поездов. Эта процедура осуществляется по всем станциям, начиная с поиска свободного локомотива для поезда, который отправляется последним в течение рассматриваемого периода . В результате выполнения такой процедуры со всеми поездами на каждой станции окончательно формируется матрица недостающих и избыточных по станциям локомотивов (с указанием времени готовности к отправлению как локомотива, так и состава, не обеспеченного тяговым средством).

На втором этапе, исходя из полученных на первом этапе данных об избытках и недостатках локомотивов на станциях, решается задача поиска рационального плана их пересылки резервом (с указанием конкретного времени подвода локомотива по регулировке). При этом каждый i -й локомотив, готовый к отправлению по регулировке, может быть отправлен не позднее чем через 1,0...1,5 ч после принятия сменно-суточного плана работ локомотивов грузового движения (с учетом времени, необходимого для вызова бригады на локомотив). Это означает, что первый локомотив по регулировке может быть отправлен после 12 ч 00 мин текущих (предплановых) суток. При проверке допустимости пересылки локомотива под конкретный поезд учитывается условие своевременной постановки локомотива на техническое обслуживание ТО-2 и экипировку. В качестве целевой функции выступает сумма эксплуатационных издержек, связанных с резервными пробегами локомотивов по регулировке, и дополнительных простоев готовых к отправлению составов, возникающих ввиду несвоевременной подсылки локомотивов по регулировке. В результате решения этой задачи согласно методике намечается рациональный вариант передислокации локомотивов по оперативной регулировке за планируемый период.

На третьем этапе, имея данные рационального варианта передислокации локомотивов со станций избытка на станции недостатка, ведут на период моделирования поиск наилучшего варианта ПЛСП в три шага.

Первый шаг. Составляется предварительный план ПЛСП. Для этого по каждой станции участка последовательно, начиная с первой, осуществляется прикрепление локомотивов к составам поездов на период, равный шагу моделирования D t _м (расчетами установлено, что D t _м = 3 ч). При этом решается задача о назначениях, в которой работникам соответствуют точки готовности к отправлению локомотивов, попадающие в период D t _м, а также не использованные на предыдущем шаге моделирования, а работам — как точки готовности к отправлению составов, так и запланированные точки отправления локомотивов резервом за период D t _м. После выполнения на первом шаге прикрепления локомотивов к составам по всем станциям процедура выполняется для следующего шага моделирования. И так до тех пор, пока не будет составлен план прикрепления локомотивов к составам поездов на весь период .

Второй шаг. На основе предварительного плана ПЛСП за счет рационализации в нем параметров планирования подвода локомотивов на техническое обслуживание ТО-2 и экипировку составляется наилучший промежуточный план. Для этого формируются так называемые области улучшения плана (ОУП). ОУП — это такой промежуток времени, в границах которого при изменении очередности ПЛСП не изменяются по рассматриваемой станции суммарные простои этих локомотивов. По каждой ОУП формируются возможные варианты работы локомотивов и дается их экономическая оценка, на основе которой выбирается наилучший промежуточный план ПЛСП.

Третий шаг. Осуществляется формирование окончательного плана ПЛСП на период моделирования за счет рационализации в наилучшем промежуточном плане ПЛСП параметров планирования подвода локомотивов на текущий ремонт и техническое обслуживание ТО-3 и ТО-4. Поиск окончательного рационального плана ПЛСП осуществляется методом полного перебора возможных вариантов подвода в депо для каждого следующего в ремонт локомотива.

На четвертом (заключительном) этапе, исходя из составленного рационального плана работы локомотивов грузового движения на сутки, формируется набор параметров, который используется как исходная информация для решения задачи прикрепления локомотивов к составам поездов по периодам текущего плана и по трех-, четырехчасовым периодам, то есть периодам составления окончательного плана-задания.

2.4 Текущее планирование работы локомотивов

В иерархии решения задачи оперативного планирования работы локомотивов при комплексном ее осуществлении (см. рис. 1) второй подзадачей (частной задачей) является рационализация текущего плана работы локомотивов, то есть прикрепление локомотивов к составам поездов на период текущего планирования (шесть или восемь часов). Укрупненная блок-схема составления плана прикрепления локомотивов к составам поездов на период текущего планирования, включающая пять этапов, приведена на рис. 2.

На первом этапе осуществляется формирование исходного варианта плана ПЛСП. Для этого сначала устанавливается период в течение которого осуществляется ПЛСП. Для современных условий при построении текущего плана ПЛСП период моделирования при D t = 0,5 ч, t _п.п = 1,5 ч, t _т = 6 ч составляет (0,5 + 1,5 + 6) = 8 ч. Съем информации, необходимой для расчетов, осуществляется за два часа до начала периода текущего планирования.

Затем после установки периода моделирования осуществляется за этот промежуток времени построение модели пропуска поездов по участкам тем же порядком, что и при суточном планировании работы локомотивов. Организуется прикрепление локомотивов к составам поездов за период , которое осуществляется аналогично суточному планированию работы локомотивов. При этом возможны две ситуации: первая — полный вывоз поездов по станциям не обеспечивается имеющимся здесь локомотивным парком; вторая — обеспечивается. При возникновении первой ситуации организуется переход ко второму этапу решения задачи, то есть поиску рационального распределения ожидаемого избытка локомотивов между пунктами их недостатка. В противном случае, если бы не требовалось осуществить в рамках текущего плана регулирование локомотивов, возможно было бы перейти сразу к третьему этапу решения задачи.

На втором этапе делается попытка подсылать локомотивы со станции их избытка на станцию недостатка. Для этого проверяется два условия: первое — имеется ли возможность отправить локомотив резервом со станции избытка не раньше, чем выдается задание по текущему плану. Как показано выше, текущий план работы локомотивов должен выдаваться за 1,5 ч до начала периода планирования. В то же время для подготовки локомотива к отправлению (выполнение технологических операций, вызов бригады и т. д.) необходимо примерно 1,5 ч. Таким образом, первый локомотив может быть отправлен в начале периода планирования. Вторым условием является то, чтобы локомотив, следующий резервом, своевременно прибыл на станцию назначения для вывоза поезда. Только при этих условиях осуществляется передислокация локомотива, необходимого для вывоза поездов, отправляемых до конца периода текущего плана. Если избыточных локомотивов недостаточно для балансирования дефицита, то по станциям недостатка уменьшается наличие локомотивов на определенную величину и делается новая попытка обеспечить все составы поездов локомотивами. При дальнейшем дефиците локомотивов уменьшается неснижаемое их наличие также и по станциям избытка и делается новая попытка обеспечить все составы локомотивами. Если же и в этом случае происходит невывоз поездов из-за отсутствия локомотивов, то организуется переход к третьему этапу решения задачи.

На третьем этапе осуществляется процедура по увязке суточного плана пересылки локомотивов резервом по регулировке (СПР) с планом прикрепления локомотивов к составам поездов на текущий период (ТПР).

Процедура рациональной увязки вариантов пересылки локомотивов резервом согласно СПР и ТПР обеспечивается оператором по каждой j -й станции при реализации регулировочных мероприятий в t -м периоде текущего планирования в соответствии с методикой. При этом предусматривается, чтобы при реализации отправления локомотивов резервом по СПР на конец периода текущего планирования по станциям избытка локомотивов сохранялось их неснижаемое графиковое наличие, то есть М_нг.

Рисунок 2 Укрупненная блок-схема решения комплекса задач прикрепления к составам поездов локомотивов по периодам текущего планирования при комплексном планировании их работы

На четвертом этапе осуществляется с учетом результатов моделирования работы локомотивов на втором и третьем этапах расчет окончательного плана ПЛСП с широким применением эстафетной регулировки и других передовых методов.

При осуществлении на этом этапе ПЛСП, когда моделирование работы ведется за период = 8 ч, одновременно взаимоувязано составляются планы: текущий и окончательный (на ближайшие три (четыре) часа).

На пятом (заключительном) этапе формируется массив данных для решения задачи ПЛСП по тем периодам окончательного плана-задания на ближайшие три (четыре) часа, начало действия которых не совпадает с началом периода текущего планирования.

Окончательный план-задание. Основой для принятия решения по оперативному управлению работой локомотивов грузового движения является окончательный план-задание, составляемый через каждый час на ближайшие три (четыре) часа с учетом оптимальных параметров, полученных на стадии разработки как суточного, так и текущих планов работы тягового подвижного состава.

В процессе составления на ближайшие три (четыре) часа ПЛСП окончательно устанавливается число и время отправления локомотивов резервом по регулировке, необходимость в котором получена согласно рекомендациям СПР и ТПР. Для этого последовательность разработки окончательного плана-задания прикрепления локомотивов к составам поездов, составляемого на ближайшие три (четыре) часа, сводится к следующему. Сначала составляется предварительный (исходный) план работы локомотивов на ближайшие три (четыре) часа. На основе такого плана формируется массив прогнозного наличия локомотивов на станциях по часовым периодам (М_н.прог) горизонта моделирования . Затем организуется поиск окончательного времени отправления локомотива резервом по регулировке, необходимость в котором получена согласно рекомендациям сменно-суточного или текущего плана. Для этого в первом из часовых периодов горизонта оперативного планирования намечается возможное время отправления локомотива резервом по регулировке. С учетом намеченного времени повторно выполняется процедура составления прогноза ПЛСП. Если полученное новое значение М_{н. прог} на конец часового периода, в котором отправляется локомотив резервом, больше или равно нормативному значению М_нг, то такой локомотив окончательно включается в список для отправления резервом по регулировке. В противном случае отправление локомотива резервом не назначается. Такая процедура продолжается до тех пор, пока либо не возникнет ситуация невозможности по условию почасового нормативного наличия локомотивов реализовать намеченные в рамках СПР или ТПР рекомендации об их пересылке, либо не будут выполнены полностью все рекомендации по пересылке локомотивов резервом. И наконец, имея окончательные рекомендации о времени отправления локомотива резервом и назначении его следования, составляется окончательный план-задание работы локомотивов.

Иллюстрация рекомендуемой последовательности составления окончательного плана-задания работы локомотивов на ближайшие три часа (с 18 ч 00 мин до 21 ч 00 мин) приведена на рис. 3.

Согласно ранее выполненным расчетам со станции А рекомендуется отправить локомотив резервом по регулировке в 18 ч 25 мин в рамках текущего планирования и в 19 ч 25 мин — по сменно-суточному плану.

В соответствии с рекомендуемым порядком формируется сначала предварительный план прикрепления локомотивов к составам поездов (см. рис. 2.3, а), из которого видно, что прогнозное наличие локомотивов составляет на 19 ч 00 мин, 20 ч 00 мин и 21 ч 00 мин соответственно шесть, шесть и семь локомотивов. Таким образом, на 19 ч 00 мин при пяти локомотивах по нормативному графику прогнозное их наличие равно шести. Следовательно, в промежутке времени с 18 ч 00 мин до 19 ч 00 мин возможно отправить один локомотив резервом по регулировке, как это требуется согласно ТПР (он должен быть отправлен в 18 ч 25 мин). Затем составляется новый ПЛСП, в котором делается попытка реализовать возможное отправление локомотива резервом в 18 ч 30 мин (см. рис. 2.3, б). Из этого рисунка видно, что новое прогнозное наличие локомотивов на 19 ч 00 мин, 20 ч 00 мин и 21 ч 00 мин составляет соответственно пять, пять и шесть локомотивов, при графиковом наличии — соответственно пять, четыре и четыре. Следовательно, при необходимости в промежутке времени с 19 ч 00 мин до 20 ч 00 мин также возможно отправить один локомотив резервом по регулировке.

Рисунок 3 Последовательность прикрепления локомотивов к составам поездов на ближайшие три часа: а — предварительный план ПЛСП; б — план ПЛСП при реализации регулировочного задания по ТПР; в — окончательный план ПЛСП с учетом отправления локомотива (с поездом 4303)по регулировке согласно СПР

Поэтому окончательно принимаем к реализации рекомендацию о том, чтобы в 19 ч 30 мин отправить локомотив резервом по регулировке согласно СПР. Затем снова составляется ПЛСП, при котором учитывается необходимость отправления согласно СПР локомотива резервом в 19 ч 30 мин (см. рис. 2.3, в). Из этого рисунка видно, что прогнозное наличие на 21 ч 00 мин составляет пять локомотивов, при значении, полученном на графике — четыре. Это свидетельствует о том, что имеется возможность отправить в промежутке времени от 20 ч 00 мин до 21 ч 00 мин еще один локомотив резервом по регулировке. Однако за период оперативного плана с 18 ч 00 мин по планам СПР и ТПР не требуется больше пересылать локомотивы резервом. Поэтому процедура расчетов завершается, и полученный таким образом план работы локомотивов на ближайшие три часа выдается оперативным работникам как план оперативного управления работой локомотивов.

2.5 Автоматизированная система комплексного планирования работы локомотивов грузового движения (АСКПРЛ)

Подсистема АСКПРЛ является основным блоком планирующе-управляющих задач ДИСТПС. Ее построение осуществляется на основе единой модели дороги и интегрированной базы данных и с учетом функционирования автоматизированных рабочих мест персонала линейных предприятий (АРМ ТЧД, АРМ ДСП, АРМ ТНЦ и др.) и систем автоматического считывания информации с подвижного состава.

Функциональный состав создаваемой АСКПРЛ включает следующие основные подсистемы:

- получение данных из других информационных систем;

- моделирование движения поездов по участку;

- определение точек готовности локомотивов к прикреплению;

- планирование пересылки локомотивов резервом;

планирование прикрепления локомотивов к составам поездов на периоды суточного и текущих планов, а также составление окончательного плана-задания. Функционирование АСКПРЛ во взаимоувязке с ДИСТПС на единой модели дороги и едином информационном обеспечении исключает дублирование моделей дороги или различных подходов к их параметрам, а также к базам данных, упрощает стыковку смежных задач.

База данных комплексного оперативного планирования работы локомотивов грузового движения включает следующие основные массивы информации:

- модель участка обращения как составной элемент единой модели дороги;

- нормативно-справочную информацию; промежуточные и служебные данные, которые используются как внутренняя информация при функционировании АСКПРЛ; переменную и выходную информацию.

На основе исследования создаваемых и функционирующих автоматизированных систем на сети РЖД разработана схема информационного взаимодействия АСКПРЛ с другими АСУ, такими, как: автоматизированное составление графика движения поездов; автоматизированное составление графика оборота локомотивов и локомотивных бригад на размеры движения, полученные на графике; автоматизированная система сменно-суточного планирования поездной работы; планирование формирования составов поездов; планирование погрузки; автоматизированная система оперативного управления перевозками; автоматизированная система управления опорным центром; автоматизированная система управления локомотивным хозяйством; автоматизированная система диспетчерской централизации и др.

Экспериментальная проверка функционирования комплексной технологии оперативного планирования работы локомотивов грузового движения показала ее работоспособность. Отдельные подзадачи системы АСКПРЛ прошли опытную проверку на сети РЖД. Расчетами установлено, что внедрение комплекса задач АСКПРЛ обеспечивает в среднем по дороге получение чистого дисконтированного дохода (ЧДД) за расчетный период Т_гр = 10 лет в сумме 159,4 млн. руб. (с учетом дисконтирования) за счет сокращения потребности в локомотивах на 1,5 % и их одиночных пробегов на 3,0%, простоев составов в парках отправления на 7,0…10,0%, непроизводительных простоев локомотивных бригад на 5,0…8,0% и числа заходов локомотивов на ТО-2 на 6,0 %. Прибыль составляет 3,7 млн. руб. в год.

Заключение

Транспорт играет важную роль в развитии экономики страны, связывая промышленность сельское хозяйство, обеспечивая условия для нормального производства и обращения, содействуя развитию межрегиональных связей. От работы транспорта во многом зависит эффективная деятельность торговых организаций и предприятий, так как расходы на перевозку товаров занимают значительную долю в издержках обращения. Кроме того, рациональное использование различных видов транспортных средств позволяет более оперативно осуществлять доведение многих миллионов тонн товаров от производства до конечных потребителей.

Совершенствование грузовых перевозок является одной из актуальных проблем коммерческой деятельности, так как от качества транспортного обслуживания во многом зависит оперативность доставки товаров, их сохранность, а самое главное затраты по перевозке, являющихся составной частью издержек обращения.

Список литературы:

1. Бауэрсокс Доналд Дж., Клосс Дейвид Дж. Логистика: интегрированная цепь поставок. 2-е изд./[Пер. с англ. Н.Н. Барышниковой, Б.С. Пинскера]/Доналд Дж. Бауэрсокс., Дейвид Дж. Клосс. – М.: ЗАО «Олимп-Бизнес», 2008. – 640 с.: ил.

2. Смирнова Е.А. Управление цепями поставок: Учебное пособие./Е.А. Смирнова. – СПб.: Изд-во СПбГУЭФ, 2009. – 120 с.

3. Елова, И.А. Логистика: учеб.-метод. пособие / И. А. Еловой.- М-во образования Респ. Беларусь, Белорус. гос. ун-т трансп. – Гомель: БелГУТ, 2009. – 163 с.

4. Основы логистики. Учебник для вузов. / Под ред. В. Щербакова. - СПб.: Питер, 2009. - 432 с.

5. Управление цепями поставок: Справочник издательства Gover / Под ред. Дж. Гаторны (ред. Р. Огулин, М. Рейнольдс); Пер. с 5-го англ. изд. - М.: ИНФА-М, 2008. - 670 с.

6. http://www.cnews.ru/cgi-bin/oranews/get_news.cgi

7. http://www.vybor-group.ru

Поиск по сайту: