close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Совершенствование методов оценки технико-технологических параметров для прогнозирования подвода экспортных грузов к портам

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
Серова Дарья Сергеевна
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ТЕХНИКОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
ПОДВОДА ЭКСПОРТНЫХ ГРУЗОВ К ПОРТАМ
05.22.08 – Управление процессами перевозок
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Москва – 2015
2
Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном
учреждении высшего профессионального образования «Дальневосточный
государственный университет путей сообщения» (ДВГУПС) на кафедре
«Организация перевозок и безопасность на транспорте»
Научный руководитель:
кандидат технических наук, доцент
Каликина Татьяна Николаевна
Официальные оппоненты: Зубков Виктор Николаевич, доктор технических наук,
профессор, федеральное государственное бюджетное
образовательное
учреждение
высшего
профессионального
образования
«Ростовский
государственный университет путей сообщения»
(РГУПС), кафедра «Управление эксплуатационной
работой», заведующий кафедрой;
Прокофьева
Евгения
Сергеевна,
кандидат
технических
наук,
доцент,
федеральное
государственное
бюджетное
образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Московский государственный университет путей
сообщения» (МГУПС (МИИТ)), кафедра «Управление
эксплуатационной работой и безопасностью на
транспорте», доцент.
Ведущая организация:
Федеральное государственное бюджетное
образовательное
учреждение
высшего
профессионального
образования
«Самарский
государственный университет путей сообщения»
(СамГУПС).
Защита состоится «25» марта 2015 г., в 13.00 на заседании диссертационного
совета Д 218.005.07 на базе федерального государственного бюджетного
образовательного учреждения высшего профессионального образования
«Московский государственный университет путей сообщения» по адресу:
127994, г. Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9, ауд. 2505.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте МГУПС (МИИТ),
www.miit.ru.
Автореферат разослан «27» января 2015 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета
Горелик Александр Владимирович
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы исследования. С возрастающей ролью АзиатскоТихоокеанского региона в мировой экономике увеличивается и значимость
Дальнего Востока как контактной зоны, обеспечивающей внешнеэкономическое,
культурное и другие виды межгосударственного сотрудничества. Одним из
ключевых проектов по развитию Дальневосточного федерального округа
является создание инфраструктурных условий для эффективного использования
природных ресурсов, развития высокотехнологичных производств и создания
мобильного рынка труда. Данный проект рассчитан на долгосрочную
перспективу (2030 год) и связан с разработкой новых месторождений в Сибири и
на Дальнем Востоке. Предполагается, что к 2025 году перевалка грузов в портах
Дальнего Востока увеличится в 5-7 раз, прирост будет обеспечен за счет
экспортных поставок угля.
Одним из узких мест в транспортной системе ДВФО, затрудняющим
освоение природно-ресурсного потенциала Дальнего Востока и Сибири и
увеличение объема экспортных грузов, является стык между железнодорожным
и морским транспортом.
Действующая система планирования эксплуатационной работы в настоящее
время имеет существенный недостаток - неравномерность продвижения
вагонопотоков по транспортной сети, который приводит к невыполнению
согласованного подвода грузов к припортовым станциям и к значительным
затруднениям в эксплуатационной работе железных дорог и портов.
В настоящее время в рыночных условиях при планировании
эксплуатационной работы перевозчики ориентируются на повышение
доходности и рентабельности перевозок, сокращение издержек на перевозку
грузов, качественное транспортное обслуживание клиентов. Необходимо
произвести увязку звеньев логистической цепочки от станции выгрузки до
станции погрузки, учитывая обратную связь оперативного состояния конечных
звеньев логистической цепи с ее первоначальными звеньями за счет уточнения
сроков доставки грузов в порты. Это позволит снизить последствия от
невыполнения согласованного подвода вагонов и судов, обеспечить
функциональную и экономическую устойчивость всего транспортного
направления.
Степень разработанности. Вопросы в области организации производства
на железных дорогах и оптимизации функционирования транспортных систем
рассматривали: В. М. Акулиничев, А. Ф. Бородин, П. С. Грунтов, И. Т. Козлов,
П. А. Козлов, А. А. Смехов, Е. А. Сотников, И. Б. Сотников, Л. П. Тулупов; в
области создания логистических систем: Б. А. Аникин, А. С. Балалаев, В. М.
4
Беляев, И. П. Владимирская, В. Н. Зубков, О. Б. Маликов, Л. Б. Миротин, Ю. М.
Неруш, В. М. Николашин, О. А. Новиков и др.
В связи с динамично меняющейся системой взаимоотношений субъектов
транспортного рынка, повышением требований к качеству транспортного
обслуживания, проводимые ранее исследования, не в полной мере отвечают
современным требованиям: в них рассматриваются различные аспекты
функционирования транспортных систем, в частности работа отдельных
элементов транспортной системы, либо взаимодействие этих элементов с
соседними. Вопросы функционирования всей транспортной системы от станции
зарождения вагонопотока до станции его погашения затрагиваются крайне
незначительно. Диссертационная работа является логическим продолжением
выполненных ранее исследований.
Объект исследования – транспортное направление.
Предметом исследования является организация перевозок экспортных и
перевалочных грузов.
Цель работы – совершенствование прогноза подвода экспортных и
перевалочных грузов к портам на основе исследования и оценки техникотехнологических параметров, влияющих на время нахождения грузопотока на
транспортном направлении.
Для достижения поставленной цели в диссертации потребовалось решение
следующих теоретических и практических задач:
 исследование научного, методического и практического опыта
планирования времени нахождения грузопотоков на транспортных
направлениях;
 определение основных технико-технологических параметров, влияющих на
время нахождения грузопотоков на транспортных направлениях;
 оценка степени влияния выделенных параметров на время нахождения
экспортных и перевалочных грузопотоков на транспортных направлениях;
 разработка модели расчета времени нахождения экспортных и
перевалочных грузопотоков на транспортных направлениях.
Научная новизна результатов исследования состоит в следующем:
 выявлены и ранжированы параметры, влияющие на время нахождения
грузопотоков на транспортных направлениях;
 исследован процесс продвижения грузопотоков по участкам транспортных
направлений при различных техническом оснащении линии, средствах СЦБ
и связи, установленной ходовой скорости, размерах пассажирского
движения, значениях коэффициента заполнения пропускной способности;
5
 исследованы задержки, возникающие при прохождении потоком
технологических линий попутных технических станций;
 введено понятие прогнозное время доставки грузов, позволяющее
определить время подвода грузов в порт с учетом фактической
загруженности транспортных объектов;
 составлена комплексная математическая модель, позволяющая определить
точное время подвода груза в порт.
Теоретическая и практическая значимость исследования заключается в
уточнении и дополнении существующей технологии определения времени
подвода экспортных и перевалочных грузов в порт, что позволит снизить
последствия от невыполнения согласованного подвода груза в порты и улучшить
качество эксплуатационной работы железных дорог и морских портов.
Методология и методы исследования. В процессе диссертационного
исследования теоретической и методологической основой выполненного
исследования послужили работы российских и зарубежных учѐных и
специалистов в области эксплуатационной работы и логистики.
Методами исследования приняты методы теории массового обслуживания,
методы аналитического расчета, статистики, факторного анализа.
Область исследования соответствует направлению «Планирование,
организация и управление транспортными потоками» согласно паспорту
специальности 05.22.08 – «Управление процессами перевозок».
Положения, выносимые на защиту:
 классификация технико-технологических параметров, влияющих на время
нахождения грузопотоков на транспортных направлениях;
 определение времени нахождения экспортного грузопотока на участках
железных дорог на основе оценки технико-технологических параметров;
 определение времени нахождения экспортного грузопотока на попутных
технических станциях на основе оценки технико-технологических
параметров;
 методика определения точного времени подвода грузов в порт для
транспортных направлений с учетом структуры транспортного направления
и оперативной загруженности транспортных объектов.
Степень достоверности исследования и апробации результатов.
Достоверность исследования подтверждается множеством расчетов на полигоне
железных дорог Дальневосточной железной дороги. Анализ показал, что
точность расчетных моментов прибытия грузопотоков в порт повысилась в
сравнении со способом расчета, который в настоящее время используется.
6
Методика используется на транспортных направлениях Дальневосточной
железной дороги.
Основные положения диссертации представлялись, обсуждались и получили
положительную оценку на заседаниях кафедры «Организация перевозок и
безопасность на транспорте» ДВГУПС в 2010 – 2014 гг., «Управление
эксплуатационной работой и безопасностью на транспорте» МГУПС (МИИТ)
2014 г.; а также на международных и всероссийских научно-технических
конференциях, в частности: в Дальневосточном государственном университете
путей сообщения: апрель, октябрь 2012, апрель, октябрь 2013; IІI и IV
Міжнародноi
науково-практичноi
конференціi
«Проблеми
розвитку
транспортних систем i логiстики», Евпатория, 2012, 2013 г.; Первой научнотехнической конференции «Интеллектуальные системы управления на
железнодорожном транспорте – ИСУЖТ – 2012»; XV краевом конкурсе молодых
ученых и аспирантов «Наука – Хабаровскому краю», Тихоокеанский
государственный университет, г. Хабаровск, 2013 год; I Международной
интернет конференции молодых ученых и студентов «Проблемы развития
транспортных систем в евразийском регионе», Украина, г. Луганск, 2013 год;
Десятой международной научно-практической конференции, посвященной 200летию адмирала Г.И. Невельского, ДВО Российской Академии транспорта, г.
Владивосток, 2013 год;
Третьей международной научно-практической
конференции «Перспективы взаимодействия железных дорог и промышленных
предприятий», Украина, г. Днепропетровск, 2014 год; Международной
юбилейной научно-технической конференции «Современные проблемы развития
железнодорожного транспорта и управления перевозочным процессом»,
Московский государственный университет путей сообщения (МИИТ), г. Москва,
2014 год; Конкурсе научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ
«Молодые ученые транспортной отрасли 2013» в номинации «Транспортная
логистика и управление транспортными комплексами», Министерство
транспорта Российской Федерации, г. Москва, 2013 год (I место). Результаты
исследования были использованы при подготовке отчѐта по теме «Комплексные
исследования и получение научно обоснованных рекомендаций по увеличению
транзитного потенциала и развития импортно-экспортного потенциала
железнодорожной инфраструктуры за счет увеличения пропускных
возможностей Байкало-Амурской магистрали» ДВГУПС, №ГР 01201277232 от
29.10.2012 г.
Публикации. По результатам выполненных в диссертации исследований
опубликовано 13 печатных работ, в том числе 3 статьи в изданиях,
рекомендованных ВАК при Министерстве образования и науки Российской
Федерации и 3 статьи в международных изданиях.
7
Структура и объѐм диссертации. Диссертационная работа состоит из
введения, четырѐх глав, заключения, списка литературы, включающего 100
наименований, трех приложений, 32 рисунка, 10 таблиц. Общий объем рукописи
– 129 страниц, в том числе 124 страницы основного текста.
СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ
Во введении обоснованы актуальность темы исследования; степень ее
разработанности; цели и задачи; научная новизна; теоретическая и практическая
значимость работы; методология исследования; положения, выносимые на
защиту; степень достоверности и апробация результатов.
В первой главе выполнен анализ теории и практики функционирования
транспортных направлений.
Основой исследования явились труды ведущих ученых отрасли в области
организации
производства
на
железных
дорогах
и
оптимизации
функционирования транспортных систем, таких как: В.М. Акулиничев, А.Ф.
Бородин, П.С. Грунтов, И.Т. Козлов, П. А. Козлов, А.А. Смехов, Е.А. Сотников,
И. Б. Сотников, Л.П. Тулупов; в области создания логистических систем: Б.А.
Аникин, А.С. Балалаев, В.М. Беляев, И.П. Владимирская, В.Н. Зубков, О.Б.
Маликов, Л.Б. Миротин, Ю.М. Неруш, В.М. Николашин, О.А. Новиков и др., а
также разработки ведущих научных организаций отрасли.
На основе проведенного анализа фактического времени прибытия
маршрутов с экспортным углем в порты Дальнего Востока с 2008 по 2013 год
были получены следующие данные: в среднем 24% - маршрутов прибыло точно
в срок, 28% - прибыло в порт с отклонением от заявленного срока доставки груза
до 20 часов; 48% - прибыло в порт с отклонением более 20 часов. Действующая
система планирования эксплуатационной работы, неравномерность продвижения
вагонопотоков по транспортной сети, затруднения прогноза срока и даты
прибытия грузов в пункты назначения, приводят к значительным осложнениям
эксплуатационной работы железных дорог: отставлению поездов от движения
(среднесуточное наличие поездов на ДВЖД увеличилось на 35% по сравнению с
2009 годом), снижению участковой скорости (с 2009 года средняя участковая
скорость на ДВЖД в среднем снизилась на 27%), увеличению времени оборота
вагона (в среднем на 15% по сравнению с 2009 годом). Для совершенствования
прогноза подвода экспортных грузов к портам необходимо определить величину
отклонения реального срока доставки грузов от технологического времени с
учетом фактической загруженности транспортных объектов, входящих в
транспортное направление. Уточненное время доставки грузов будем называть
прогнозным временем.
8
Во второй главе проведен анализ и предложено ранжирование техникотехнологических параметров, влияющих на время нахождения грузопотоков на
транспортных направлениях.
Предлагается транспортное направление представить в виде 4
взаимодействующих подсистем: станция погрузки, участки, попутные
технические станции, припортовая станция. На основании анализа практического
материала о работе транспортных направлений Дальневосточной железной
дороги в период с 2008 по 2013 года установлено, что из общего числа
сверхнормативных простоев экспортных грузопотоков простои на участках
железных дорог составляют 45%, на попутных технических станциях – 30%, на
припортовых станциях – 12%, на станциях погрузки – 8%, на путях необщего
пользования – 5%.
Совершенствование прогноза подвода экспортных грузов к портам может
быть достигнуто путем определения величины сверхнормативного простоя в
первую очередь в подсистемах: «участки» и «попутные технические станции».
Подсистема «Участки». По результатам проведенных исследований
выделены основные технико-технологические параметры, влияющие на время
нахождения потока на участках железных дорог. К параметрам первого порядка
относятся параметры, определяющие технологию пропуска потока по участкам:
длина участка ( S ); ходовая скорость, (  ); техническое оснащение линии ( M ) –
число путей на участке (однопутная линия двухпутная линия); средства СЦБ и
связи ( Y ) – полуавтоблокировка, автоблокировка. Параметром второго порядка
является коэффициента заполнения пропускной способности ( k зап ). В качестве
параметров третьего порядка выделены: тип графика ( R ) для однопутных
линий (парный непакетный, парный частично-пакетный); доля пассажирских
поездов ( N пасс ) от общего числа на двухпутных линиях.
При определении пропускной способности участков и соответственно
коэффициента ее заполнения, учитывались также: путевое развитие парка
приема станций, ограничивающих эти участки; наличие поездов, отставленных
от движения; отказы инфраструктуры.
На основании обработки нормативных, вариантных графиков движения
поездов и графиков исполненного движения Дальневосточной железной дороги,
определено, что при значении коэффициента заполнения пропускной
способности однопутной линии меньше 0,5 прогнозное время нахождения
потока в подсистеме «участки» (
n
n
i 1
i 1
 t прa i ) равно технологическому ( t aтi ) , час:
9
n
n
i 1
i 1
пр
т
 t ai   t ai
(1)
при k зап < 0,5
При коэффициенте заполнения пропускной способности однопутной линии
больше 0,5 время нахождения в подсистеме «участки» увеличивается.
Увеличение времени нахождения на участках связано с тем, что при увеличении
числа поездов, увеличивается число стоянок под обгоном и скрещением, что
приводит к падению участковой скорости.
Анализ графиков движения поездов показал, что число стоянок под
скрещением ( k скр ) на однопутных линиях зависит от коэффициента заполнения
пропускной способности и коэффициента неидентичности перегонов ( j ):
k скр f (k зап ; j )
(2)
На основе аппроксимации данных, полученных с графиков движения
поездов, выявлена зависимость числа скрещений, приходящихся на одну пару
грузовых поездов, на однопутной линии от коэффициента заполнения
пропускной способности и коэффициента неидентичности перегонов (таблица 1).
Между тем, необходимо учитывать, что продолжительность стоянки
поездов под скрещением превышает свое нормативное значение – сумму
интервала скрещения и интервала неодновременного прибытия – из-за
неидентичности перегонов.
Таблица 1 - Число скрещений, приходящееся на одну пару грузовых поездов, на
однопутной линии
Коэффициент
неидентичности
перегонов
Коэффициент заполнения пропускной способности
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,2  П
1,4  П
1,6  П
1,8  П
2 П
[0,25-0,5)
k скр  2  (k зап 0,1)  П
1,1  П
[0,5-0,75)
1,5  П
1,7  П
1,9  П
k скр  2  (k зап 0,05)  П
0,9  П
[0,75-1]
1,3  П
1,1  П
1,3  П
1,5  П
1,7  П
k скр  2  (k зап 0,05)  П
Примечание: П - число промежуточных раздельных пунктов, на которых возможно скрещение
поездов.
Для определения времени нахождения потока в подсистеме «Участки» при
значении коэффициента заполнения пропускной способности больше 0,5, были
построены вариантные графики движения поездов, на основании которых
определена продолжительность нахождения грузопотоков на однопутных
участках железных дорог.
10
На основе анализа построенных графиков выявлено, что при значении
коэффициента заполнения пропускной способности на однопутной линии
больше 0,5 прогнозное время нахождения потока в подсистеме «участки»
составляет, час:
n
n
i 1
i 1
пр
т
 t a i  (1  )   t a i
(3)
при k зап  0,5
где  - увеличивающий коэффициент.
Степень влияния выделенных параметров на время нахождения потока на
участках однопутных линий выражена увеличивающим коэффициентом  ,
который показывает на сколько увеличивается технологическое время
нахождения на участках железных дорог в зависимости от различных значений
выделенных параметров. Значения коэффициента  получены на основании
обработки построенных вариантных графиков движения поездов и представлены
в виде графиков. На этих графиках по оси абсцисс откладывается значения
коэффициента заполнения пропускной способности, а по оси ординат – значения
увеличивающего коэффициента  . Полученные кривые отображают значения
коэффициента  при различных значениях коэффициента заполнения
пропускной способности и времени нахождения поездов на ограничивающем
перегоне. На рисунке 1 представлены значения увеличивающего коэффициента
 при различных исходных данных на однопутной линии при непакетном
графике.
0,6 α
0,5
10-15 минут
0,4
16-20 минут
0,3
21-25 минут
26-30 минут
0,2
31-35 минут
0,1
36-40 минут
Kзап
0
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
Рисунок 1 - Значения увеличивающего коэффициента  при различных
исходных данных на однопутной линии (непакетный график)
Определено, что при значении коэффициента заполнения пропускной
способности двухпутной линии меньше 0,6 прогнозное время нахождения потока
в подсистеме «участки» равно технологическому, час:
11
n
n
i 1
i 1
пр
т
 t ai   t ai
(4)
при k зап < 0,6
При коэффициенте заполнения пропускной способности двухпутной линии
больше 0,6 время нахождения в подсистеме «участки» увеличивается.
Увеличение времени нахождения на участках связано с тем, что при увеличении
числа поездов, увеличивается число стоянок под обгоном и уменьшением
частоты следования на зеленый.
Для определения времени нахождения потока в подсистеме «Участки» на
двухпутных линиях при значении коэффициента заполнения пропускной
способности больше 0,6, были построены вариантные графики движения
поездов, на основании которых определена продолжительность нахождения
грузопотоков на участках железных дорог.
На основе анализа построенных графиков выявлено, что при значении
коэффициента заполнения пропускной способности на двухпутной линии
больше 0,6 прогнозное время нахождения потока в подсистеме «участки»
составляет, час:
n
n
i 1
i 1
пр
т
 t a i  (1  )   t a i
(5)
при k зап  0,6
Значения коэффициента  получены на основании обработки построенных
вариантных графиков движения поездов и представлены в виде графика на
рисунке 2. На этом графике по оси абсцисс откладывается значения
коэффициента заполнения пропускной способности, а по оси ординат – значения
увеличивающего коэффициента  . Полученные кривые отображают значения
коэффициента  при различных значениях коэффициента заполнения
пропускной способности и доли пассажирских поездов от общего числа.
0,5 α
0,4
0,3
0,2
0,1
Kзап
0
0,6
0,7
0,8
0,9
1
доля пассажирских поездов
от общего числа 0,1
доля пассажирских поездов
от общего числа 0,2
доля пассажирских поездов
от общего числа 0,3
доля пассажирских поездов
от общего числа 0,4
доля пассажирских поездов
от общего числа 0,5
доля пассажирских поездов
от общего числа 0,6
доля пассажирских поездов
от общего числа 0,7
Рисунок 2 - Значения увеличивающего коэффициента  при различных
исходных данных на двухпутной линии
12
Подсистема «Попутные технические станции». Технологическую линию
обработки вагонопотоков и, соответственно, число фаз в ней определяет тип
станции. Анализ работы сортировочных станций в Дальневосточном регионе
(Хабаровск-2, Белогорск-2, Уссурийск, Комсомольск-сортировочный) показал,
что в условиях, когда загрузка фазы превышает значение равное 0,65 величина
Fn
времени ожидания обслуживания в фазе ( t ож
) выше своего нормативного
значения, рассчитанного с помощью теории массового обслуживания. При
моделировании работы технических станций получены эмпирические
Fn
зависимости величины t ож
от величины коэффициента загрузки фазы (  F n )_и
коэффициента вариации входящего потока (  вх ):
Fn
t ож
 f ( F n ;  вх )
(6)
Для учета перечисленных факторов был введен повышающий коэффициент  :
Fn
 F n ( вх2  обсл2 ) t обсл
Fn
t ож   
, час
(7)
2  (1  F n )
 F n  0,65
где
 обсл
–
коэффициент
вариации
времени
обслуживания;
Fn
t обсл
-
продолжительность обслуживания в фазе, час.
Значения повышающего коэффициента  при различных значениях
загрузки фазы и коэффициента вариации входящего потока представлены в
таблице 2.
Таблица 2 – Значение повышающего коэффициента  , входящего в формулу
расчета времени ожидания обслуживания в любой фазе технологической линии
на сортировочной станции
Коэффициент вариации входящего потока
Загрузка фазы
[0-0,2) [0,2-0,4) [0,4-0,6) [0,6-0,8) [0,8-1]
0,65
1,01
1,03
1,07
1,09
1,1
0,7
1,05
1,08
1,1
1,11
1,13
0,75
1,08
1,1
1,12
1,13
1,15
0,8
1,1
1,12
1,14
1,15
1,18
0,85
1,14
1,16
1,18
1,2
1,23
Определено, что если в технологической линии станции присутствует фаза с
загрузкой больше 0,85, то такая фаза является лимитирующей, она затрудняет
работу в каждой фазе технологической линии. Общее время нахождения
вагонопотоков в подсистеме значительно увеличивается, час:
i
i
n 1
n 1
Fn
Fn
t пр.
 доп   t ож
  t обсл
v
j
(8)
13
где  доп – повышающий коэффициент для времени нахождения вагонопотоков на
сортировочной станции при загрузке фаз в ней более 85%, полученный
эмпирическим путем; n  1i – число фаз в технологической линии обработки
заданного вагонопотока на сортировочной станции.
Анализ работы сортировочных станций на ДВжд за 2008 - 2013 годы
позволил определить величину  доп при  вх  [0,11; 0,32] (таблица 3).
Таблица 3 – Значение повышающего коэффициента  доп
Коэффициент вариации входящего потока
Коэффициент
загрузки фазы
0,11
0,16 0,21
0,26
0,31
0,86
1,31
1,34 1,37
1,40
1,43
0,88
1,48
1,5
1,52
1,54
1,56
0,9
1,77
1,79 1,81
1,83
1,85
В третьей главе представлена разработанная модель совершенствования
прогноза подвода экспортных грузов к портам и проведена экономическая
оценка методики совершенствования прогноза подвода экспортных и
перевалочных грузов к портам.
Если технологическое время нахождения экспортных грузопотоков на
транспортном направлении принять за Т т ; прогнозное время - Т пр , то задачу
совершенствования прогноза подвода экспортных грузов к портам в общем виде
можно представить, час:
Т пр Т т T;
(9)
T  f (t v ; t a ; t v ; t v
1
i
j
k 1
; U);
(10)
при выполнении следующих ограничений:
1. В каждом транспортном объекте, отличном от входа и выхода количество
входящего потока равно количеству выходящего:
U  -U  0;   ;  
;


j 1 j k 1
j
j
(11)


U -U  0;
а
а
i
i
2. Поток, проходящий через транспортную сеть, не может превышать
пропускной способности транспортных объектов:
0  U(V; A)  G(V; A); (V; A)  D или
(12)
0      G(V; A); (V; A)  D,
(13)
3. Пропускная способность направления
равна наименьшей пропускной
способности любого транспортного объекта, входящего в него:
14
G(V; A)  f(ga1 ,g a 2 ,,g a n ,g 1 ,g 2 ,,g k 1 )  min,
(14)
где t v – разность между технологическим и прогнозным временем нахождения
1
потока на станции погрузки (от момента начала погрузки до отправления), час;
t a – разность между технологическим и прогнозным временем нахождения
i
потока на участках, час; t v – разность между технологическим и прогнозным
j
временем нахождения потока на попутных технических станциях, час; t v
k 1
–
разность между технологическим и прогнозным временем нахождения потока на
станции выгрузки (от момента прибытия до момента выгрузки), час; U –

мощность грузопотока, ваг/сут; U  , U
– поток, входящий в транспортный
а

i
j

объект, соответственно станцию и участок, ваг/сут; U  , U
– поток,
а

i
j
выходящий с транспортного объекта, соответственно станции и участка, ваг/сут;
D – множество транспортных объектов, входящих в транспортное направление;
V – множество станций, входящих в транспортное направление; A – множество
участков, входящих в транспортное направление; U(V; A) – поток, проходящий
по транспортной сети, ваг/сут; G(V; A) – пропускная способность транспортного
направления, поездов; g a n ,g k 1 - пропускная способность, соответственно
участков и станций, поездов.
Прогнозное и технологическое время доставки грузов определяются
соответственно, час:
n
k
i 1
j 2
n
k
Т пр  t пр
  t прa   t пр
 t v пр ;
v1
vj
i
k 1
(15)
Т т  t vт   t aт   t v т  t v т ;
(16)
 T  t v1 t ai  t v j  t vk 1  min.
(17)
i 1
1
j2
i
j
k 1
Станция погрузки.
t v  t пр
-t vт ;
v
1
1
1
(18)
t vт t ож.гр.оп.т  t гр.оп.т  t ож.утб t утб t накт  t ож.формт  t формт  t оот ;
1
t v t
пр
1
пр
ож. гр.оп.
t
пр
гр.оп.
t
t t
пр
ож.у б
пр
уб
пр
нак
t
пр
ож. форм
t
пр
форм
(19)
t ;
пр
оо
(20)
15
пр
где t ож. гр.оп.т , t ож. гр.оп.
– соответственно технологическое и прогнозное время
пр
ожидания выполнения грузовых операций, час; t гр.оп.т , t гр.оп.
–
соответственно
технологическое и прогнозное время на грузовые операции, час; t ож.утб, t ож.упрб
–
соответственно технологическое и прогнозное время простоя вагонов в
ожидании уборки их с пути необщего пользования на станцию, час; t утб, t пр
уб –
соответственно технологическое и прогнозное на уборку вагонов с пути
необщего
пользования
на
станцию,
час;
пр
t накт , t нак
–
соответственно
пр
технологическое и прогнозное на накопление вагонов, час; t ож.формт , t ож.форм
–
соответственно технологическое и прогнозное время ожидания формирования
пр
состава, час; t формт , t форм
–соответственно технологическое и прогнозное время на
t оот , t пр
– соответственно технологическое и
оо
прогнозное время простоя состава в ожидании отправления, час.
тр.ин
тр.ин

0, если I v1 I н
t v  
.
тр.ин
тр.ин
т
тр.ин
тр.ин
1
(
1

(
I

I
))

t
,
если
I
>I
(21)

v1
н
v1
н
v1

формирование состава, час;
где I тр.инн – нормативная загруженность станции, I тр.инн  0,85;0,95; I тр.ин
v1 –
фактическая загруженность станции, значения получены Сиразетдиновой А.Д.
Участки железных дорог.
n
n
i 1
i 1
t a   t прai   t aтi ;
i
(22)
n
n
n
i 1
i 1
i 1
t a  (1  )   t aтi   t aтi     t aтi ;
i
(23)
k
где  t aтi – технологическое время нахождения на участках железных дорог,
i 1
заложенное в нормативном графике движения поездов, час.
[1;0,37] при M  1, R  1, Y  [1;2], k зап  (0;0,9];
[1;0,49] при M  1, R  2,   0,4, Y  2, k  (0;0,9];
пак
зап

  [1;0,41] при M  1, R  2,  пак  0,6, Y  2, k зап  (0;0,9];
[1;0,37] при M  1, R  2,   0,8, Y  2, k  (0;0,9];
пак
зап

[1;0,37] при M  2, N пасс  0,1;0,7, Y  2, k зап  (0;0,9].
(24)
Сортировочные станции.
t v  t пр
 t vт. ;
v
j
j
j
(25)
16
t v  t F1 t F 2   t F n ;
j
Fn
t F n t F nт t Fпрn  t ож
;
t
Fn
ож

0 при  F n  0,65

;
Fn
(


1
)

t
при


[
0
,
65
;0,85]

ож
F

n
(26)
(27)
(28)
i
Fn
t v  ( доп 1)   t ож
n1
j
 F n  0,85;1;
(29)
Значения  и  доп определяются соответственно по таблице 2 и 3.
Припортовая станция.
t v  t v пр -t
k 1
k 1
т
v k 1
;
t v т t оппт  t ппт  t ож.расфт  t расфт  t ож.подт  t подт  t огр.опт  t гр.опт ;
k 1
пр
пр
пр
пр
пр
пр
пр
пр
t v пр t опп
 t пп
 t ож.расф
 t расф
 t ож.под
 t под
 t огр.оп
 t гр.оп
;
k 1
(30)
(31)
(32)
пр
где t оппт , t опп
– соответственно технологическое и прогнозное время ожидания
пр
обработки в парке приема, час; t ппт , t пп
– соответственно технологическое и
пр
прогнозное время обработки в парке приема, час; t ож.расфт , t ож.расф
– соответственно
пр
технологическое и прогнозное время ожидания расформирования, час; t расфт , t расф
– соответственно технологическое и прогнозное время расформирования, час;
пр
– соответственно технологическое и прогнозное время ожидания
t ож.подт , t ож.под
т
пр
подачи, час; t огр.оп , t огр.оп – соответственно технологическое и прогнозное время
пр
ожидания грузовых операций, час; t гр.опт , t гр.оп
– соответственно технологическое и
прогнозное время выполнения грузовых операций, час.
тр.ин
тр.ин

0, если I v1 I н
t vk 1  
.
тр.ин
тр.ин
т
тр.ин
тр.ин
(
1

(
I

I
))

t
,
если
I
>I

v1
н
v1
н
v1

(33)
Определение разницы между технологическим и прогнозным временем
нахождения потока на транспортном направлении позволит минимизировать
затраты, связанные с неудовлетворительным использованием инфраструктуры
транспорта и порта, перевалочных средств и подвижного состава, складов и
увеличением затрат грузовладельцами от изменения плана погрузки и выгрузки,
руб:
17
C   В e
 P e
 K e  F e S W e  E  min (34)
з
пр ваг  ч
гр мех
c c
ск cк ск
з пр
где e ваг ч – стоимость простоя одного вагоно-часа, руб; e мех – стоимость простоя
одного часа погрузочного-выгрузочных механизмов, руб; e c – стоимость простоя
судна в течение часа, руб; e пр – стоимость использования железнодорожной
инфраструктуры в течение часа временно отставленными от движения поездами
с учетом затрат на их обслуживание в зависимости от класса перевозимого
груза,, руб; ecк – стоимость использования складских помещений для хранения
грузов в ожидании судна, руб; S ск – площадь используемых складских
помещений, м2; В пр , P гр , K c, W з, F ск – соответственно минимальные суммарные
затраты времени простоя вагонов, погрузочно-разгрузочных механизмов, судов,
поездов, отставленных от движения, складов, час;  E – увеличения затрат
грузовладельцев от несвоевременной доставки грузов, руб.
При определении суммарных затрат необходимо учесть следующие
факторы:
1. соотношение прогнозного времени ( Т пр ) нахождения потока на
транспортном направлении и технологического ( Т т );
2. наличие судна в порту в момент прибытия потока ( C );
3. загрузка судна в момент прибытия потока ( V c );
4. соотношение продолжительности грузовых операций по перегрузке груза из
вагонов в судно по прямому варианту ( Т гр ) и времени до отправления судна
( Т cc );
5. в случае отсутствия судна в порту в момент прибытия, учитываются также:
 наличие свободных емкостей склада для хранения груза ( C к );
 наличие на припортовой станции свободных путей для хранения груза в
вагонах («склад на колесах») ( П );
 возможность
отставления
поезда
от
движения
на
станциях,
предшествующих припортовой ( Б р ).
В зависимости от значений перечисленных факторов, меняется величина
суммарных затрат. Величина суммарных затрат представлена в таблице 4.
18
Таблица 4 – Суммарные затраты
С=1
1
Загрузка судна
отправления судна
прямому варианту и времени до
перегрузочн. операций по
Соотношение продолжит.
припортовой станции
станциях, предшествующих
поезда от движения на
Возможность отставления
загруженных вагонов
станции для отстоя
Наличие свободных путей на
прибывшего груза
склада для хранения
Наличие свободных площадей
Наличие судна в порту
технологического
транспортном направлении и
времени нахождения потока на
Соотношение прогнозного
№ варианта
Условия
Суммарные затраты, руб
C э 0
-
-
-
-
-
Ск=1
-
-
-
-
Ск=0
П=1
-
-
-
C э   В пр eвагч
4
Ск=0
П=0
Бр=1
-
-
C э W зe пр
5
-
-
-
Tгр<Tcc
-
C э 0
6
-
-
-
Ск=1
-
-
Ск=0
П=0
Бр=1
Ск=0
П=1
-
Ск=1
-
-
-
-
C э   P гр e мех  F ск ecк S ск   E
11
Ск=0
П=0
Бр=1
-
-
C э W зe пр  E
12
Ск=0
П=1
-
-
-
2
Tпр< Tт
С=0
С=1
7
8
9
10
Tпр> Tт
С=0
Vc<1-U
C э   K cec
C э   P гр e мех  F ск ecк S ск  E
Tгр>Tcc
Vc=1
C э W зe пр  E
C э   В пр eвагч   E
C э   В пр eвагч   E
18
3
C э   P гр e мех  F ск ecк S ск
19
В четвертой главе на основании предложенной методики был рассмотрен
контрольный пример определения прогнозного времени продвижения угля,
погруженного на станции Нерюнгри к портам Ванино и Восточный. Для
рассматриваемого примера определено уставное, технологическое и прогнозное
время.
Для оценки достоверности результатов проведено сравнение прогнозного,
уставного, технологического времени нахождения экспортного потока угля на
транспортных направлениях с реальными данными. Анализ длительности
нахождения угольных маршрутов (назначением Нерюнгри – Ванино, Нерюнгри –
Находка-Восточная) в программах ГИД и АСОУП за 7 дней в условиях
сопоставимых с расчетными показал:
 несоответствие юридического времени реальным данным в сторону
увеличения на 45-56%;
 несоответствие технологического времени реальным данным в сторону
уменьшения на 24-35%;
 незначительные расхождения прогнозного времени с реальным: в сторону
увеличения –4 - 6%.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В диссертационной работе на основании выполненных исследований
получены результаты, представляющие собой совокупность актуальных научнотехнических решений по совершенствованию прогнозирования подвода
экспортных грузов к портам:
1. В настоящее время более 30% общего объема перевозок экспортных грузов
по России и свыше 25% транзитных перевозок грузов других государств
транспортируется по Дальневосточной железной дороге. Экспортные
грузопотоки составляют 75% от всех грузопотоков Дальневосточной
железной
дороги.
Основную
долю
экспортного
грузопотока
Дальневосточной железной дороги – составляет экспортный уголь (около
80%).
Из-за
недостатка
действующей
системы
планирования
эксплуатационной работы - неравномерности продвижения вагонопотоков
по транспортной сети – затруднен прогноз срока и даты прибытия грузов в
пункты назначения, что приводит к значительным затруднениям
эксплуатационной работы железных дорог: отставлению поездов от
движения (среднесуточное наличие поездов на ДВЖД увеличилось на 35%
по сравнению с 2009 годом), снижению участковой скорости (с 2009 года
средняя участковая скорость на ДВЖД в среднем снизилась на 27%),
увеличению времени оборота вагона (в среднем на 15% по сравнению с 2009
годом).
20
2. Проведенный анализ соответствия уставного и технологического времени
доставки экспортного угля реальному сроку показал, что уставное время
больше реального срока доставки грузов в среднем на 50%, а
технологическое меньше реального срока доставки грузов в среднем на
30%. Для совершенствования прогноза подвода экспортных грузов к портам
необходимо определить величину отклонения реального срока доставки
грузов от технологического времени.
3. В работе выявлено, что превышение реального срока доставки грузов по
сравнению технологическим временем связано с возникновением
сверхнормативных простоев, наибольшие доли которых приходятся на
участки и попутные технические станции соответственно 45% и 30% от
общего числа сверхнормативных простоев.
4. Время нахождения потока на участках однопутных линий в зависимости от
величины коэффициента заполнения пропускной способности и времени
хода по ограничивающему перегону может увеличиваться:
 на 37%, если график движения поездов непакетный;
 на 49%, если график движения поездов частично-пакетный (коэффициент
пакетности – 0,4);
 на 41%, если график движения поездов частично-пакетный (коэффициент
пакетности – 0,6);
 на 37%, если график движения поездов частично-пакетный (коэффициент
пакетности – 0,8);
На двухпутных линиях при автоблокировке и непараллельном графике на
время нахождения потока на участках оказывает влияние доля
пассажирских поездов и коэффициент заполнения пропускной способности.
Время нахождения потока на участках в зависимости от величины
коэффициента заполнения пропускной способности и доли пассажирских
поездов может увеличиваться:
 на 20% при доле пассажирских поездов от общего числа – 0,1;
 на 24% при доле пассажирских поездов от общего числа – 0,2;
 на 27% при доле пассажирских поездов от общего числа – 0,3;
 на 31% при доле пассажирских поездов от общего числа – 0,4;
 на 36% при доле пассажирских поездов от общего числа – 0,5;
 на 39% при доле пассажирских поездов от общего числа – 0,6;
 на 43 % при доле пассажирских поездов от общего числа – 0,7.
5. Время нахождения грузопотоков на технических станциях зависит от
категории вагонопотока и величины загрузки каждой фазы технологической
линии: в условиях, когда загрузка любой фазы технической станции
21
находится в диапазоне (0,65; 0,85], величина простоя в ожидании
выполнения технологических операций в данной фазе выше своего
нормативного значения в 1,01 – 1,23 раза.
6. Если в технологической линии технической станции присутствует фаза с
загрузкой больше 0,85 то такая фаза является лимитирующей, она
затрудняет работу в каждой фазе технологической линии и соответственно,
увеличивается время ожидания выполнения операций в каждой фазе
технологической линии в 1,31 – 1,85 раза.
7. Допустимыми границами отклонения прогнозного времени доставки груза в
меньшую сторону от технологического времени, обеспечивающими
положительный экономический эффект от перевозки экспортных грузов с
учетом дополнительных расходов, являются:
 до 24 часов в случае наличия судна в порту;
 до 120 часов в случае хранения груза на складских площадях в ожидании
судна при расхождении прогнозного времени и технологического;
 до 196 часов в случае хранения груза в вагонах («склад на колесах) в
ожидании
судна
при
расхождении
прогнозного
времени
и
технологического;
 до 48 часов в случае отставления поездов от движения на станциях,
предшествующих припортовой в ожидании судна при расхождении
прогнозного времени и технологического.
Если прогнозное время больше технологического, то положительный
экономический эффект достигается:
 при расхождении прогнозного времени и технологического до 24 часов в
случае наличия судна в порту и при наличии возможности производства
грузовых операций по перегрузке груза из вагонов в судно по прямому
варианту до отправления судна;
 при расхождении прогнозного времени и технологического до 36 часов в
случае наличия судна в порту, наличии свободной емкости судна для
загрузки груза, при продолжительности выполнения грузовых операций
превышающей время до отправления судна;
 при расхождении прогнозного времени и технологического до 72 часов в
случае хранения груза в случае хранения груза на складских площадях в
ожидании судна;
 в случае хранения груза в вагонах («склад на колесах) в ожидании судна при
расхождении прогнозного времени и технологического до 36 часов;
22
 в случае отставления поездов от движения на станциях, предшествующих
припортовой в ожидании судна при расхождении прогнозного времени и
технологического до 36 часов.
8. Апробация методики доказала ее адекватность поставленным задачам и
результативность для расчета прогнозного времени нахождения экспортных
грузопотоков угля на транспортных направлениях. Проведено сравнение
прогнозного, уставного, технологического времени нахождения экспортного
потока угля на транспортных направлениях с реальными данными, которое
показало:
 несоответствие уставного времени реальным данным в сторону увеличения
на 45-56%;
 несоответствие технологического времени реальным данным в сторону
уменьшения на 24-35%;
 незначительные расхождения прогнозного времени с реальным: в сторону
увеличения –4 - 6%.
9. Полученная методика позволила улучшить прогноз подвода экспортного
угля к портам: по отношению к уставному времени на 26%, по отношению к
технологическому – на 53%.
Основное содержание диссертации изложено в следующих
публикациях:
а) в ведущих периодических изданиях, входящих в перечень ВАК:
1. Долгорук1, Д. С. Совершенствование методики прогнозирования подвода
экспортных грузов к портам [Текст] / Д. С. Долгорук, Т. Н. Каликина //
Известия Петербургского университета путей сообщения. – 2012. – №3(32). –
С. 54-58.
2. Долгорук, Д. С. Формирование системы прогнозирования подвода грузов к
портам [Текст] / Д. С. Долгорук, Т. Н. Каликина // Вестник транспорта
Поволжья. – 2012. – №2 (32). – С. 10-15.
3. Серова, Д. . Совершенствование прогнозирования времени нахождения
экспортных грузопотоков на сортировочных станциях [Текст] / Д. С. Серова,
Т. Н. Каликина // Вестник транспорта Поволжья. – 2014. – №2 (44). – С. 29-34.
б) в других изданиях:
4. Долгорук, Д. С. Влияние работы припортовых станций на продвижение
экспортных грузопотоков по прилегающим участкам [Текст] / Д. С. Долгорук,
Т. Н. Каликина // Науковий журнал «ВІСНИК Східноукраїнського
1
В 2013 г. автор диссертации сменила фамилию Долгорук на фамилию Серова
23
національного університету імені В. ДАЛЯ». – 2012. – №6 (176) Ч.1. – С. 134139.
5. Долгорук, Д. С. Исследование и оценка технико-технологических параметров,
влияющих на продвижение экспортных грузопотоков на транспортных
направлениях [Текст] / Д. С. Долгорук // Молодые ученые – Хабаровскому
краю: материалы XV краевого конкурса молодых ученых и аспирантов,
Хабаровск, 17 – 24 января 2013 г.: в 2 т. – Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. Гос.
Ун-та, 2013. – Т.2: Науки о жизни и Земле. Физика, математика,
информационные технологии. Технические науки. Медицинские науки. – С.
111-116.
6. Долгорук, Д. С. Моделирование продвижения вагонопотоков по
сортировочным станциям [Текст] / Д. С. Долгорук, Т. Н. Каликина //
Транспорт азиатско-тихоокеанского региона. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС,
2013. – С. 81-84.
7. Долгорук, Д. С. Моделирование продвижения экспортных грузопотоков по
транспортным направлениям [Текст] / Д. С. Долгорук, Т. Н. Каликина //
Повышение эффективности перевозок и транспортная логистика: сборник
науч. трудов.; под ред. Д. Н. Куклева. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2012. – С.
28-33.
8. Долгорук, Д. С. Определение факторов, влияющих на изменение срока
доставки грузов [Текст] / Д. С. Долгорук, Т. Н. Каликина // Научнотехническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке : тр.
Всерос. молодежной науч.-практ. конф. с междунар. участием 23-25 апреля
2013 г.; под ред. А. Ф. Серенко. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2013. – Т.2. –
С. 40-44.
9. Долгорук, Д. С. Оценка степени влияния точности прогноза подвода
экспортных грузов на работу системы «железная дорога – морской порт»
[Текст] / Д. С. Долгорук, Т. Н. Каликина // Науковий журнал «ВІСНИК
СХІДНОУКРАЇНСЬКОГО НАЦІОНАЛЬНОГО УНІВЕРСИТЕТУ імені
Володимира Даля». – 2013. – № 5 (194). – Ч. 1. – С. 24-27.
10. Долгорук, Д. С. Оценка факторов, влияющих на время нахождения
экспортных грузопотоков на сортировочных станциях [Текст] / Д. С.
Долгорук, Т. Н. Каликина // Инновационные технологии в автоматике,
информатике и телекоммуникациях: сб. тр. науч.-практ. конф. ученых трансп.
Вузов, инженерных работников и представителей академической науки с
междунар. участием, 11-12 октября / под ред. О.В. Решетниковой. Хабаровск :
Изд-во ДВГУПС, 2013. – С. 243-247
11. Долгорук, Д. С. Совершенствование прогнозирования времени
нахождения экспортных грузопотоков на транспортных направлениях [Текст] /
24
Д. С. Долгорук, // Труды первой научно-технической конференции
«Интеллектуальные системы управления на железнодорожном транспорте
ИСУЖТ – 2012» (15-16 ноября 2012 г., Москва Россия) под ред. д.т.н.
Матюхин В. Г., д.т.н. Строгонов В. И. – М. : ОАО «НИИАС», 2012. – С. 148150.
12. Долгорук, Д. С. Формирование методологии определения времени
нахождения экспортных грузов на транспортных направлениях [Текст] / Д. С.
Долгорук, Т. Н. Каликина // Научно-технические проблемы транспорта,
промышленности и образования: труды Всероссийской молодежной научнопрактической конференции (10-13 апреля 2012): в 3 т.; под ред. Б. Е.
Дынькина, А. Ф. Серенко. – Хабаровск: изд-во ДВГУПС, 2012. – Т.2 – С. 2430.
13. Долгорук, Д.С. Определение параметров для моделирования продвижения
экспортных грузопотоков по транспортным направлениям [Текст] / Д. С.
Долгорук, Т. Н. Каликина // Науковий журнал «ВІСНИК Східноукраїнського
національного університету імені В. ДАЛЯ» д.т.н., під ред проф. ЧернецькойБілецькой Н.Б. - Луганьск, Видавництво Східноукраїнського національного
університету імені Володимира Даля. – 2012. – № 3(174) – С. 63-69.
Серова Дарья Сергеевна
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ТЕХНИКОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
ПОДВОДА ЭКСПОРТНЫХ ГРУЗОВ К ПОРТАМ
05.22.08 – Управление процессами перевозок
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Подписано в печать
Формат 60х84/16
Усл. печ.л. 1,5
Заказ №___
Тираж 80 экз.
127994, Москва, ул. Образцова, д. 9, стр. 9 УПЦ ГИ МИИТ
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа