Файл: Тихонов, К. К. Выбор оптимальных параметров эксплуатации железных дорог.pdf

осуществление в определенной области (подсистеме) перевозочного процесса может быть выражено:

минимумом (отрицательная эффективность) парка вагонов, коли­ чества локомотивов, суммарной мощности тяговых средств, размеров грузового движения (потребная грузопропускная способность) при заданном объеме перевозок, расхода топлива или электроэнергии на тягу поездов, времени задержки грузов в процессе транспортировки (минимум грузовой массы на колесах), эксплуатационных расходов, капиталовложений на развитие линии (усиление пропускной и про­ возной способности) и др . ;

максимумом (положительная эффективность) производительности вагонов, локомотивов, труда локомотивных бригад и других линейных работников, связанных с движением, скорости движения (ходовой, технической, участковой и др . ), производительности или наличной провозной способности линии (участка).

Очевидно, что многие из этих показателей противоречивы (мень­ шему времени нахождения поездов в чистом движении, меньшему ко­ личеству грузовой массы на колесах и меньшей потребности в вагон­ ном парке соответствует большая суммарная мощность тяговых средств, большая затрата топлива или электроэнергии на тягу поездов и т. д.), отражают лишь частную (локальную) рационализацию пере­ возочного процесса, а поэтому могут быть приняты в качестве крите­ рия эффективности лишь в определенной ситуации (например, макси­

териальные модели и параметры управления, но, несмотря на их про­ тиворечивость, некоторые принципы построения моделей и основные параметры управления будут общими. Так, параметр управления — весовые нормы грузовых поездов — функционально определяет крите­ рии: потребный парк вагонов (через ходовую скорость, размеры движе­ ния — задержки под скрещениями, накопление вагонов в пунктах формирования), локомотивов (через ходовую скорость и размеры дви­ жения), необходимую суммарную мощность тяговых средств (через мощность одного локомотива и их количество), расход топлива или электроэнергии на тягу поездов (через механическую работу тяги, количество остановок для скрещений и удельный Бес локомотива в сос­ таве поезда) и т. д. Параметр управления — ходовая скорость грузо­ вых поездов — определяет критерии эффективности: вагонный и ло­ комотивный парки, их производительность, расход топлива или элект­ роэнергии на тягу и т. д. Эти два параметра управления универсальны для всех локальных критериев, определяющих физическое и экономи­ ческое состояние подсистемы перевозочного процесса, а следователь­ но, и оптимальное ее состояние.

Необходимо предварительно установить количественное соотно­ шение локальных критериев и привести их к общему. Таким крите­ рием общей эффективности из-за противоречивости локальных оптимумов и одновременности их существования могут быть только при­ веденные народнохозяйственные перевозочные затраты. При этом в ди-

11

намичной системе расчетов — за определенный период времени разно ­ временные затраты как на сам перевозочный процесс, так и на усиле­ ние мощности линии для сопоставимости следует привести к исходному периоду. В качестве основных или базисных параметров управления приняты весовые нормы и ходовые скорости грузовых поездов (в част­

операций, построению математических моделей предшествует обычно разработка информационных моделей 11]. Информационная модель оп­ ределяет расчленение исследуемой операции на группы и элементы, факторы, от которых зависит состояние этих элементов, и внутренние связи между теми или иными факторами, элементами и группами . Информационная модель в отличие от математической не выявляет

и формализовать. Информационная модель строится на основе общей

ном исследовании. Операционное исследование нашей подсистемы как единого целого делится на три относительно самостоятельных раздела:

исследование исходных тягово-энергетических и технико-экономи­ ческих зависимостей, необходимых для построения математических моделей;

определение параметров этапного развития мощности линии для освоения заданных объема и темпа роста перевозок;

исследование критериального состояния подсистемы в зависимости от изменения управляющих параметров.

Подсистема перевозочного процесса логически делится на три взаи­ мосвязанные группы:

собственно процесс перемещения вагонопотоков на расчетном на­

мотивов и локомотивных бригад, простой транзитных составов, прохо­ дящих эти станции без переработки, перелом весовых норм на грани­ цах рассматриваемого направления, за пределами которого длины стан­ ционных приемо-отправочных путей постоянны;

дискретное наращивание мощности линии .

Первый раздел операционного исследования подсистемы — вы­ явление исходных взаимосвязей — требует:

разработки методики и нормативов технико-экономических расче­ тов с выявлением зависимости критерия от физико - механических пока­ зателей процесса движения;

12

Рис . 1. Укрупненнная информационная модель задачи

типизации профиля пути и выявления тягово-энергетических пока­ зателей процесса движения с формализацией зависимости ходовой скорости и затраты механической работы на тягу поезда от удельной мощности тяги;

выявления взаимосвязи основных параметров управления состоя­

Укрупненная информационная модель операционного исследова­ ния внутренних взаимосвязей в подсистеме и подготовки исходных данных д л я решения задачи приведена на рис. 1. Детализация этой модели требует предварительно определить все внутренние зависимости и исходные данные, которые будут н у ж н ы д л я решения задачи, т. е. разработать принципиальные особенности и положения методики рас­ четов.

Это предполагает, по существу, что задача не только постав­ лена, но и выявлены уже стратегия и тактика ее решения. Вот почему информационная модель уточняется и детализируется, к а к правило, на протяжении всего исследования вплоть до разработки не только блочного, но и операторного алгоритма.

I Математико-экономическая модель подсистемы представляет собой конечное упорядоченное логической последовательностью множество зависимостей, определяющих суммарные приведенные затраты за расчетный срок на развитие линии и осуществление заданных пере­ возок в зависимости от величины параметров управления состоянием подсистемы. Решение задачи сводится к определению такого сочета­ ния параметров, при котором величина критерия минимальна. Иссле­ дование делится на шесть этапов:

выявление и формализация факторов, определяющих критерий цели в функции выбранных параметров управления;

разработка математико-экономической модели задачи; выбор стратегии достижения цели (способа решения задачи);

13

оптимизирующих систему, и анализ зависимостей критерия от различ­ ных факторов (влияние отдельных параметров управления и состоя­ ния на целевую функцию), реализация (внедрение) результатов.

Исследуемая подсистема распадается на ряд задач и их групп, которые решаются самостоятельно. Д л я каждой задачи или группы разрабатывается своя математико-экономическая модель на основе общих зависимостей, указанных на рис. 1.

5. Т Е О Р Е Т И Ч Е С К О Е И П Р А К Т И Ч Е С К О Е С О С Т О Я Н И Е П Р О Б Л Е М Ы

Основа выбора оптимальных решений в осуществлении перевозоч­ ного процесса — разработка дискретных вариантов или непрерывных функций, функционалов или математико-экономических моделей, определяющих зависимость критерия от искомых переменных — параметров управления состоянием системы. Под состоянием системы при этом понимают величину критерия . В качестве критерия в подоб­ ных расчетах принимают приведенные перевозочные затраты на осу­ ществление возрастающих перевозок и необходимое при этом этапное усиление мощности линии . Основные методические положения для построения технико-экономических моделей перевозочного процесса следующие:

и энергетические (современная экономическая оценка скорости), а так­ ж е выделение затрат, пробежных и пропорциональных объему перево­ зочной работы;

учет эффективности ускорения оборота оборотных средств (изме­ нения сроков нахождения грузовой массы в процессе транспортиров­ ки) и рассредоточения затрат во времени в системах освоения возрас­ тающих перевозок (оценка фактора времени);

выявление взаимосвязей, влияющих на критериальное состояние системы, методами исследования операций (построение информацион­ ных моделей);

математическая формализация технико-экономических взаимосвя­ зей в системах, требующих полного раскрытия конечных зависимостей критерия от переменных параметров управления (построение матема­ тико-экономических моделей);

использование современных математических методов и ЭВМ для оптимизации критериальных функций, функционалов и моделей по переменным параметрам управления состоянием системы.

Исследования условий и определение параметров, оптимизирую­ щих перевозочный процесс, ведутся пока по обособленным подси­ стемам:

начальные и конечные операции, включая и грузовые;

14

использование тяговых средств и выбор параметров движения: веса, скорости поездов, длин станционных путей, параметров локо­ мотивов;

автоматизация управления перевозочным процессом в оптималь­ ном режиме.

Положительное значение для обоснования экономических расче­ тов, связанных с оптимизацией перевозочного процесса, внедрения динамических моделей при расчетах на перспективу имели типовые методики определения экономической эффективности капитальных вложений и новой техники в народном хозяйстве и на железнодорож­ ном транспорте СССР. Это повысило уровень сопоставимости методик и результатов однотипных исследований. Однако в исследованиях, направленных на оптимизацию перевозочного процесса, нет еще долж­ ной системности и комплексности в постановке и решении многих задач, имеются недостатки и научно-методического характера. К числу их прежде всего относятся:

оптимизация частных решений без достаточного исследования тес­ ноты связи данной задачи с внешними факторами и без выяснения влияния локального оптимума на оптимум той же системы в более широкой постановке (несовпадение локальных оптимумов с глобаль­ ным);

недостаточное раскрытие зависимостей тех или иных показателей от искомых переменных параметров (отнесение показателей к незави­ симым параметрам состояния системы, в то время как они в скрытом виде зависят от параметров управления) .

Так, в расчетах, связанных с определением наивыгоднейших ре­ шений по усилению пропускной способности линий, наметились два принципиально различных методических подхода: в статичной си­ стеме — на заданный момент времени (год эксплуатации в перспекти­ ве); в динамичной системе — за определенный перспективный период. В первом случае определяется наивыгоднейшее техническое оснаще­ ние линии для освоения перевозок заданного года без учета темпов их роста и динамики развития мощности линии. При этом учиты­ ваются:

система перевода технического состояния линии из исходного по­ ложения в необходимое для освоения перевозок заданного года. Не­ обходимое техническое оснащение линии с учетом наивыгоднейшей динамики его развития и темпа роста перевозок, в том числе и за пределами заданного срока, может оказаться иным, чем в статичной системе расчетов;

эффективность отдаления затрат, часто определяющая иную опти­ мальную систему этапного усиления мощности линии и другое ее техническое оснащение в заданный момент времени, чем это может быть получено в статичной системе расчетов;

15