Доклад на «Инфотранс 2000»

Активизация динамических резервов

железнодорожного транспорта

при управлении потоками

Доктор технических наук, профессор Козлов П.А.

Смена основной функции железнодорожного транспорта в рыночной экономике существенно усложняет управление потоками. Функция «Перевозки» в условиях сверхзагрузки магистралей не позволяет определить задачу поструйного управления. Нужно было быстрее пропустить, по сути, однородный поток.

Функция «Транспортное обслуживание» ставит задачу обеспечения надежных и эффективных транспортных связей между поставщиками и потребителями. Транспортная связь – это определенная совокупность соответствующим образом организованных перевозок, обеспечивающая их экономическое взаимодействие. Поструйное управление потоками резко увеличивает число возможных вариантов. Для выбора рационального нужно использовать оптимизационные модели. А для них нужна более четкая, формализованная и более детальная информация. То есть настал этап создания систем автоматизированного управления.

Поструйное управление потоками создает удивительный эффект. Возникают, так называемые, динамические резервы. Динамическими они называются потому, что это резервы управления. Они резервы только по функции. Лишних вагонов для этого не требуется. Соответственно, фактические резервы будем называть статическими.

Рассмотрим это подробнее.

Для обеспечения надежной транспортной связи (слайд 1) между группой отправителей и потребителем при несовпадающих ритмах их работы, разном расстоянии перевозки и колебании времени хода требуются в обороте резервные вагоны с грузом.

Они как демпфер будут сглаживать неравномерность прибытия. Резервы снижают эффективность. Поструйное управление позволяет уменьшить требуемые фактические резервы без снижения надежности взаимодействия. Управление заменит резервы. Размер уменьшения и определит величину динамических резервов. Каждый вид управления позволяет активизировать свой специфический вид резервов. Исследовано четыре их типа (слайд 2).

Первый тип возникает при управлении однородными потоками. Допустим это потоки порожняка (слайд 3).

Пусть по разным причинам в пункте погрузки 1 уменьшилась потребность в порожняке, а во втором – увеличилась. При неизменяемой (то есть неуправляемой) схеме потоков в пункте 1 порожняк будет оставлен в резерв, а во втором взят из резерва. Адаптивное изменение схемы потоков позволяет избежать (полностью или частично) этих процессов. Управление заменило резервы.

Управление неоднородными потоками активизирует динамические резервы второго рода (слайд 4).

Различные струи потока зачастую долго идут по одному и тому же маршруту, используя одни и те же технические устройства. Процесс передвижения представляет собой некую последовательность технологических операций и межоперационных простоев. Давая «зеленую улицу» одной струе, мы как бы перебрасываем межоперационные простои с одной струи на другую. По первой струе уменьшается время хода, сокращается число вагонов в движении. Струя как бы сжимается, «выдавливая» из себя избыточные вагоны. Создается эффект резерва. Вторая струя, напротив, поглощает дополнительные вагоны. Таким образом, без изменения средней скорости движения потока в целом можно избежать взятия вагонов из резерва (струя 1,) и оставления их в резерв (струя 2). Управление опять замещает резервы.

Динамические резервы третьего рода (слайд 5) возникают при управляемом взаимодействии производства и транспорта.

Если возможности адаптации транспорта исчерпаны, то необходимо уменьшить рассогласование ритмов производства и потребления (с учетом конфигурации транспортных путей). Производственные ритмы, согласованные между собой и режимами работы транспорта позволяют снизить требуемые фактические резервы без снижения надежности взаимодействия.

Особый вид представляют резервы четвертого рода. Они возникают при адаптивном подстраивании параметров структуры транспорта к схеме потоков (слайд 6).

Существует целый ряд технологических способов изменения параметров структуры – пропускной способности направлений и времени продвижения потока по ним (изменение режима пропуска потока, добавление поездных локомотивов, изменение числа «окон» и др). Рассогласование в динамике схемы потоков и параметров структуры потребовало бы создания дополнительных резервов у поставщика и потребителя. Адаптивное согласование создает эффект резервов.

Реализовать динамические резервы, а, значит, уменьшить число вагонов, занятых на перевозках, путей под резервные вагоны, избыточный груз на колесах без специальных моделей невозможно. В качестве аппарата оптимизации предлагается комплекс моделей под общим названием «Динамическая транспортная задача с задержками». Модели могут оптимизировать схему многоструйных потоков в динамике с учетом:

- динамики ритмов производства и потребления;

- инфраструктуры транспорта и динамики ее параметров;

- стоимости возможного ущерба от ненадежных транспортных связей.

В функционале могут быть затраты на перевозку и содержание резервов, ущерб от нарушения взаимодействия поставщиков и потребителей, затраты на перестройку ритмов производства и адаптацию параметров инфраструктуры. Все модели программно реализованы. Для активизации динамических резервов первого рода используется однопродуктовая динамическая транспортная задача, второго – многопродуктовая (слайд 7), третьего – метод динамического согласования производства и транспорта, четвертого – динамическая транспортная задача с адаптивной структурой.

Во ВНИИАС создано специальное отделение управляющих систем. Создается управляющие комплексы на базе предложенных моделей. Будут решаться задачи согласованного подвода грузов к портам и пограничным переходам, к крупным потребителям, управления многоструйными потоками порожняка.

Задачи большие и сложные. Требуется существенная перестройка информационных систем. Опыт показывает, что построение и внедрение интеллектуальных систем, заменяющих в какой-то мере мыслительные функции человека, сталкивается с целым рядом неожиданных проблем. Однако этап этот наступил, и мы будет энергично создавать и внедрять системы автоматизированного управления.