Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Развитие методов оптимизации технических и технологических параметров железнодорожных станций. Монография
.pdf
41
Это время зависит не только от технологии работы технических станций
и прилегающих к ним участков обращения локомотивов, но и от сложившейся
ситуации на отдельном участке дороги.
Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что около 50 %
транзитных поездов со сменой локомотива ожидает поездной локомотив не более
57 мин. При этом около 30 % транзитных поездов отправляется без задержек.
Еще одним критерием обработки транзитных поездов является наличие
и готовность локомотивной бригады. Изучение работы сортировочных и участ-
ковых станций позволило определить, что более 85 % транзитных поездов со
сменой локомотивных бригад отправляется без задержек. Это позволяет принять
величину ожидания локомотивных бригад, при моделировании, равной нулю.
Важнейшими параметрами для имитационного моделирования являются:
• количество прибывающих на станцию грузовых поездов Nгр (только
грузовые поезда будут обрабатываться в парке приема);
• доля грузовых поездов каждой категории: поступающих в расформиро-
вание, со сменой локомотива, со сменой локомотивных бригад;
• количество пассажирских (среди них пригородные) поездов (пассажир-
ские поезда не обрабатываются в парке приема, однако их пропуск влияет на
свободность прилегающих перегонов);
• продолжительность обработки поездов каждой категории в парке при-
ема t
обр
(величина, зависящая от общего количества вагонов в составе, количе-
ства неисправных вагонов в составе, количества бригад ПТО в парке);
• продолжительность расформирования грузовых поездов на сортиро-
вочной горке (величина, зависящая от общего количества вагонов в составе, пе-
рерабатывающей способности горки);
• средний интервал прибытия поездов на станцию. Это значение опреде-
ляется с учетом коэффициентов съема поездами различных категорий, количества поездов различных категорий по формуле (2.7):
пригпасс
NNN
I
++
=
пригпасс
гр
су т
ср
1440
, (2.7)
где
гр
су т
N
— количество грузовых поездов поступающих на станцию в сутки;
пригпасс
/ NN
— количество пассажирских и пригородных поездов соответственно;
пригпасс
/
— коэффициент съема соответственно пассажирскими и пригородны-
ми поездами.
42
Минимальное количество бригад ПТО в парке приема зависит от величины входящего поездопотока, продолжительности осмотра состава. В свою очередь, количество неисправных вагонов в составе (требующих текущего или отцепочного ремонта) есть величина случайная, поэтому для учета случайной
природы этой величины необходимо задать коэффициент вариации продолжи-
тельности обработки состава. Математическое ожидание продолжительности
обработки состава можно определить по формуле (2.8) [3]:
ПТО
][
групп
ваг
обрваг
tm
М
=
, (2.8)
где m
ваг
— количество вагонов в обрабатываемом составе, ваг;
ваг
обр
t
— продолжи-
тельность обработки (осмотра) одного вагона, мин.;
ПТО
групп
— количество бригад
(групп) ПТО.
Учитывая, что коэффициент вариации продолжительности осмотра со-
става определяется как:
М
М
обсл
==
. (2.9)
Принимая значение коэффициента вариации продолжительности в диапа-
зоне 0,12–0,20, согласно полученным данным представляется возможным смоделировать ряд случайных величин — времени осмотра состава в парке технической станции (учитывая случайную величину — количество вагонов в составе или количество неисправных вагонов в составе поезда).
При моделировании процесса прибытия поездов на технические станции
интервал между поступающими поездами как величина случайная определялся
по формуле (2.10):
)ln(
П
k
1i
minср
min ij
x
k
II
II
=
−
−=
, (2.10)
где
min
I
— минимально допустимый интервал между прибывающими на стан-
цию поездами, мин;
)ln(
П
k
1i
i
x
=
— значение натурального логарифма от произве-
дения случайных чисел, где k — параметр Эрланга (параметр k зависит от мощ-
ности входящего на станцию вагонопотока и принимается для технических
станций за единицу).
43
Определив основные параметры моделирования, допустимо перейти
к следующему шагу алгоритма — моделированию. На этом этапе должна выполняться проверка на свободность и готовность каждого элемента.
В первую очередь происходит составление расписания и определение времени прибытия каждого поезда на станцию. После этого должна определяться
нумерация всех поездов по категориям, согласно начальным параметрам.
Вторым этапом в моделировании является определение продолжительности всех операций при обслуживании поезда. Обслуживание поезда начинается
с проверки выбранного маршрута. В момент поступления поезда на станцию
все приемо-отправочные пути, бригады ПТО и горочный локомотив могут
находиться в одном из двух состояний: или свободен, или занят. Согласно этому условию и начальным параметрам происходит составление графика. При
возникновении конфликтной ситуации, ситуации, связанной со съемом нитки
грузового поезда пассажирским или занятостью всех приемо-отправочных пу-
тей, моделируется задержка грузового поезда на впередилежащей станции.
Общий вид формирования графика представлен на рис. 2.22, 2.23.
Для дальнейшей обработки результатов моделирования, представленных
в виде графика, необходимо отображать полученные данные в табличном виде.
Весь алгоритм работы программы представлен в виде нескольких отдельных
алгоритмов. Даже в этом случае все части являются обобщенными и включают
в себя большое количество более мелких подпрограмм.
На блок-схеме (1) представлен вход в подпрограмму моделирования при
заданных параметрах; (4) — фиксация промежуточных результатов и выход из
подпрограммы моделирования; (2), (3) — логические переходы при выполнении условий.
2.4. Имитационная модель «Автоматизированная система
взаимодействия элементов технических железнодорожных станций»
Программная реализация алгоритма выполнена в среде Delphi. Исходными данными для имитационного моделирования являлось:
• количество путей в парке приема;
• общее количество поездов в сутки (из них пригородные, прибывающие
в диапазоне 6–10 часов утра, и пассажирские поезда — в течение суток);
• доля грузовых поездов каждой категории: поступающих в расформиро-
вание, со сменой локомотива, со сменой локомотивных бригад;
• продолжительность обработки грузовых поездов каждой категории;
• продолжительность расформирования грузовых поездов на сортиро-
вочной горке;
44
• коэффициенты вариации времени обработки состава, ожидания гороч-
ного локомотива, ожидания поездного локомотива;
• количество бригад ПТО;
• количество суток работы станции;
• минимальный интервал между поездами, мин;
• параметр Эрланга.
1
Первоначально все ПОП и
бригады ПТО свободны,
обнуляем показатели
занятости
Цикл по количеству
поездов
Это электричка?
(№6001..6100)
Рисуем нитку
электрички,
пропускаем без
остановки
да
нет
Это пассажирский
поезд?
(№1..100)
Рисуем нитку
пассажирского
поезда,
пропускаем без
остановки
да
нет
Ищем свободный
путь для
размещения
поезда
Ищем свободную
бригаду ПТО
Есть свободный
ПОП?
min=время
освобождения 1 ПОП
нет
да
Переходим к min
моменту времени,
когда этот путь
освободится
2
3
3
3
Выход из цикла
Цикл от 1 до
количества ПОП
Время
освобождения
ПОП < min?
min=время
освобождения
очередного ПОП
да
нет
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Рис. 2.22. Алгоритм процесса моделирования. Часть 1
45
Определяем тип грузового поезда
(в расформирование/
со сменой локомотива/
со сменой локомотивной бригады)
Поезд со сменой
локомотива?
(№2001..2500)
Рисуем на графике время
ожидания обработки
бригадой ПТО
да
Рисуем на графике время
обработки бригадой ПТО
Рисуем на графике время
ожидания поездного
локомотива
Поезд в
расформирование?
(№3001..4000)
нет
Рисуем на графике время
ожидания обработки
бригадой ПТО
да
Рисуем на графике время
обработки бригадой ПТО
Рисуем на графике время
ожидания горочного
локомотива
Учитываем время на
расформирование (не
отображается на графике)
Этот поезд со
сменой
локомотивной
бригады
(№2501..3000)
нет
Рисуем на графике время на
торможение
Рисуем на графике время
ожидания обработки
бригадой ПТО
Рисуем на графике время
обработки бригадой ПТО
Фиксируем время
отправления поезда в 3
строке массива tabl
4
Есть свободная
бригада ПТО?
Переходим к min
моменту времени,
когда освободится
одна из бригад ПТО
3
min=время
освобождения
1 бригады
Цикл от 1 до
количества
бригад ПТО
Время
освобождения
бригады < min?
min=время
освобождения
очередной бригады
да
нет
нет
да
2
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
Рис. 2.23. Алгоритм процесса моделирования. Часть 2
Многочисленные исследования интервалов прибытия грузовых поездов
на станции показывают, что эти величины также могут согласовываться с параметром Эрланга 1 порядка, 2 порядка, 3 порядка и т.д., в зависимости от интенсивности поступления [3, 70]. Поэтому в программе моделирования доступно изменение порядка параметра Эрланга.
46
Максимальное количество прибывающих на станцию поездов в сутки
ограничено минимальным интервалом между поездами. В случае, когда это
значение равно 10 мин, количество прибывающих поездов в сутки не может
превышать 144.
Программный интерфейс позволяет исследовать поведение системы при
различных значениях параметров, которые изменяются в широком диапазоне.
Внешний вид окна «Параметры» представлен на рис. 2.24. В данном окне
происходит ввод основных исходных данных для осуществления моделирования.
Рис. 2.24. Окно «Параметры», программы «Автоматизированная система
взаимодействия элементов технических железнодорожных станций»
После применения параметров и выполнения самого процесса моделирования автоматически происходит построение графика обработки поездов на
весь заданный период моделирования. На графике разными цветами обозначе-
ны основные технологические элементы:
• ожидание обработки поезда бригадой ПТО;
• ожидание поездного локомотива;
• обработка поезда бригадой ПТО;
• полная проба тормозов;
• ожидание горочного локомотива.
47
Полученный результат можно сохранить в виде рисунка на каждые сутки.
Фрагмент графика приведен на рис. 2.25.
- ожидание обработки поезда бригадой ПТО/ожидание поездного локомотива
- обработка поезда бригадой ПТО
- торможение
- ожидание горочного локомотива
Рис. 2.25. График обработки грузовых поездов
в парке прибытия участковой станции
На основе графика автоматически строится таблица поступления поездов
на станцию. В таблице отображаются следующие значения:
• номер суток моделирования;
• номер поезда;
• время прибытия поезда;
• время отправления поезда;
• общее время нахождения каждого поезда в парке;
• общее время ожидания грузовым поездом начала выполнения операций;
• время ожидания грузовым поездом начала осмотра бригадой ПТО;
• время ожидания грузовым поездом начала работы горочного локомо-
тива (для поездов, поступающих в расформирование);
• время ожидания грузовым поездом на соседней станции освобождения
путей в приемо-отправочном парке;
• среднесуточное время занятия всех путей в приемо-отправочном парке
грузовыми поездами;
• среднее время нахождения одного грузового поезда в парке;
48
• среднесуточное время ожидания всеми грузовыми поездами начала
выполнения операций;
• среднее время ожидания одним грузовым поездом начала выполнения
операций;
• среднесуточное время ожидания грузовыми поездами начала осмотра
бригадой ПТО;
• среднее время ожидания одним грузовым поездом начала осмотра бри-
гадой ПТО;
• среднесуточное время ожидания грузовыми поездами начала работы
горочного локомотива (для поездов, поступающих в расформирование);
• среднее время ожидания одним грузовым поездом начала работы го-
рочного локомотива (для поездов, поступающих в расформирование);
• среднесуточное время ожидания грузовыми поездами на соседней
станции освобождения путей в приемо-отправочном парке;
• среднее время ожидания грузовым поездом на соседней станции осво-
бождения путей в приемо-отправочном парке.
Полученные результаты можно сохранять и обрабатывать с помощью
табличного процессора Excel. Фрагмент журнала расписания представлен
на рис. 2.26.
Рис. 2.26. Журнал регистрации поездов в приемо-отправочном парке
49
Разработанная программа существенно отличается от аналогичных ком-
пьютерных продуктов и имеет ряд преимуществ:
• компьютерная модель подходит для исследования работы большого
разнообразия участковых, сортировочных, грузовых, пассажирских и промежу-
точных станций с учетом обработки поездов по приоритету;
• программа имеет интуитивно понятный интерфейс, не требующий
большого количества времени для изучения;
• результаты моделирования отображаются в табличной форме и в виде
графиков на любое количество суток;
• результаты моделирования можно сохранять в виде рисунков и таблиц
для дальнейшей обработки, анализа и контроля;
• программа не требует предварительной установки.
На разработанную компьютерную программу «Автоматизированная система взаимодействия элементов технических железнодорожных станций» было получено свидетельство о государственной регистрации программы для
ЭВМ №2011617982 от 12.10.2011 [53].
2.5. Проверка разработанной модели
Для определения закона распределения интервалов поступления грузовых
поездов в разработанной модели было рассмотрено и проанализировано 238 зна-
чений, полученных при моделировании работы приемо-отправочного парка
участковой станции. Для удобства расчетов данные проверки сведены в табл. 2.5.
Таблица 2.5
Характеристика распределения интервалов
между поступающими поездами
Интер-
вал,
t
i ti+1
Среднее
значен
ие
Число
инт.
в разряде
m
i
λ·t
e
- λ·t
F(ti)
P
i
n·P
i
mi-n·P
i
(mi-n·Pi)
2
(mi-n·Pi)
2
2
0
17
34
97
0,509
0,602
0,398
0,398
94,727
2,273
5,165
0,055
34
51
68
53
1,017
0,362
0,638
0,240
57,025
-4,025
16,197
0,284
68
85
102
33
1,526
0,218
0,782
0,144
34,328
-1,328
1,764
0,051
50
Окончание табл. 2.5
Интер-
вал,
t
i ti+1
Среднее
значение
Число инт.
в разряде
m
i
λ·t
e
- λ·t
F(ti)
P
i
n·P
i
mi-n·P
i
(mi-n·Pi)
2
(mi-n·Pi)
2
2
102
119
136
22
2,034
0,131
0,869
0,087
20,665
1,335
1,782
0,086
136
153
170
15
2,543
0,079
0,921
0,052
12,440
2,560
6,553
0,527
170
187
204
8
3,051
0,048
0,952
0,031
7,489
0,511
0,261
0,035
204
221
238
6
3,560
0,029
0,971
0,019
4,508
1,492
2,226
0,494
238
255
272
4
4,068
0,017
0,983
0,011
2,714
1,286
1,654
0,610
238 2,141
Было определено, что вероятность Р(χ
2
) для рассмотренного варианта
превышает 0,9. Это свидетельствует о том, что распределение интервалов меж-
ду поступающими поездами хорошо согласуется с показательным законом рас-
пределения. На рис. 2.27 показаны статистические данные по интервалам прибытия грузовых поездов, полученные при моделировании.
0
20
40
60
80
100
120
0-34 34-68 68-102 102-136 136-170 170-204 204-238 238-272
Интервал прибытия, минуты
Количество поездов
Рис. 2.27. График интервалов прибытия грузовых поездов
Полученные результаты проверки подтверждают правильность разработанного алгоритма и высокую степень согласованности законов распределения
интервалов поступающих грузовых поездов на существующие технические
станции и применяемых в имитационной модели.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]