Purpose. The article highlights development of the methodological basis for simulation the processes of cars accumulation in solving operational planning problems under conditions of initial information uncertainty for assessing the sustainability of the adopted planning scenario and calculating the associated technological risks. Methodology. The solution of the problem under investigation is based on the use of general scientific approaches, the apparatus of probability theory and the theory of fuzzy sets. To achieve this purpose, the factors influencing the entropy of operational plans are systematized. It is established that when planning the operational work of railway stations, sections and nodes, the most significant factors that cause uncertainty in the initial information are: a) external conditions with respect to the railway ground in question, expressed by the uncertainty of the timing of cars arrivals; b) external, hard-to-identify goals for the functioning of other participants in the logistics chain (primarily customers), expressed by the uncertainty of the completion time with the freight cars. These factors are suggested to be taken into account in automated planning through statistical analysis – the establishment and study of the remaining time (prediction errors). As a result, analytical dependencies are proposed for rational representation of the probability density functions of the time residual distribution in the form of point, piecewise-defined and continuous analytic models. The developed models of cars accumulation, the application of which depends on the identified states of the predicted incoming car flow to the accumulation system, are presented below. In addition, the last proposed model is a general case of models of accumulation processes with an arbitrary level of reliability of the initial information for any structure of the incoming flow of cars. In conclusion, a technique for estimating the results of simulation the cars accumulation was proposed to optimize the transportation process, depending on the chosen criterion. Findings. The developed methodology of simulation of cars accumulation process was reflected in the dynamic models created with the participation of the author and implemented on the Belarusian Railroad on the basis of IAS SMD CT. They are designed to provide operational planning of the transportation process on the basis of methods that allow assessing technological risks. Originality. The innovative component of the work is due to the expansion of existing models of the accumulation of cars for cases of uncertainty of the initial information. Thus, the earlier deterministic models are particular cases of the proposed model. Also, unlike existing ones, the technique allows to take into account the influence of random processes in a complex manner. Due to this, technological risks can be further assessed and the necessary regulatory measures can be implemented promptly. In general, the results obtained by modeling the proposed method allow to improve the quality of output solutions in the system of shift and daily operational planning, increasing the reliability of operational plans. Practical value. To date, there is a favorable opportunity to use the proposed methodology of modeling in existing in the railway transport systems of automated operational planning for operational work, including the optimization of local railways and the solution of a number of urgent tasks of train formation.

    Цель. В статье предполагается рассмотреть создание методической основы моделирования процессов накопления вагонов при решении задач оперативного планирования в условиях неопределенности исходной информации для оценки устойчивости принятого планового сценария и расчета сопутствующих технологических рисков. Методика. Решение исследуемой задачи основано на использовании общенаучных подходов, аппарата теории вероятностей и теории нечетких множеств. Для достижения поставленной цели систематизированы факторы, влияющие на энтропию оперативных планов. Установлено, что при планировании эксплуатационной работы железнодорожных станций, участков и узлов наиболее значимыми факторами, обусловливающими неопределенность исходной информации, являются: а) внешние условия по отношению к рассматриваемому железнодорожному полигону, выражаемые неопределенностью моментов времени поступления вагонов; б) внешние трудно идентифицируемые цели функционирования других участников логистической цепи (прежде всего клиентов), выражаемые неопределенностью моментов времени завершения грузовых операций с вагонами. Данные факторы предложено учитывать при автоматизированном планировании посредством статистического анализа – установления и исследования остатков времени (ошибок прогнозирования). В результате предложены аналитические зависимости для рационального представления функций плотности вероятности распределения остатков времени в виде точечных, кусочно-заданных и непрерывных аналитических моделей. Далее представлены разработанные модели накопления вагонов, применение которых зависит от идентифицированных состояний прогнозируемого входящего потока вагонов в систему накопления. Кроме того, последняя предложенная модель является общим случаем модели процессов накопления с произвольным уровнем достоверности исходной информации при любой структуре входящего потока вагонов. В заключение предложена методика оценки результатов моделирования накопления вагонов для оптимизации перевозочного процесса в зависимости от выбранного критерия. Результаты. Разработанная методика моделирования процессов накопления вагонов нашла отражение в создаваемых с участием автора и внедряемых на Белорусской железной дороге на базе ИАС ПУР ГП (информационно-аналитическая система поддержки управленческих решений для грузовых перевозок) динамических моделях. Они предназначены для обеспечения оперативного планирования перевозочного процесса на основе методов, позволяющих оценивать технологические риски. Научная новизна. Инновационная составляющая работы обусловлена расширением существующих моделей накопления вагонов для случаев неопределенности исходной информации. Таким образом, существовавшие ранее детерминированные модели являются частными случаями предложенной. Также, в отличие от существующих, методика позволяет комплексно учитывать влияние случайных процессов. За счет этого могут дополнительно оцениваться технологические риски и оперативно осуществляться необходимые регулировочные мероприятия. В целом, полученные при моделировании предлагаемым способом результаты позволяют повысить качество выходных решений в системе сменно-суточного и текущего планирования эксплуатационной работы, увеличив достоверность оперативных планов. Практическая значимость. На сегодняшний день существует благоприятная возможность использования предложенной методики моделирования в существующих на железнодорожном транспорте системах автоматизированного оперативного планирования эксплуатационной работы, в том числе для оптимизации местных вагонопотоков и решения ряда актуальных задач поездообразования.

    Мета. У статті передбачається розглянути розробку методичної основи моделювання процесів накопичення вагонів при вирішенні задач оперативного планування в умовах невизначеності вихідної інформації для оцінки стійкості прийнятого планового сценарію та розрахунку супутніх технологічних ризиків. Методика. Рішення досліджуваного завдання засноване на використанні загальнонаукових підходів, апарату теорії ймовірностей та теорії нечітких множин. Для досягнення поставленої мети систематизовано чинники, що впливають на ентропію оперативних планів. Встановлено, що при плануванні експлуатаційної роботи залізничних станцій, ділянок і вузлів найбільш значимими факторами, які зумовлюють невизначеність вихідної інформації, є: а) зовнішні умови стосовно розглянутого залізничного полігону, що виражаються невизначеністю моментів часу надходження вагонів; б) зовнішні важко ідентифіковані цілі функціонування інших учасників логістичного ланцюга (перш за все клієнтів), що виражаються невизначеністю моментів часу завершення вантажних операцій з вагонами. Дані фактори запропоновано враховувати при автоматизованому плануванні за допомогою статистичного аналізу – встановлення і дослідження залишків часу (помилок прогнозування). В результаті запропоновані аналітичні залежності для раціонального уявлення функцій щільності ймовірності розподілу залишків часу у вигляді точкових, кусково-заданих та безперервних аналітичних моделей. Далі представлені розроблені моделі накопичення вагонів,застосування яких залежить від ідентифікованих станів прогнозованого вхідного потоку вагонів у систему накопичення. Крім того, остання запропонована модель є загальним випадком моделі процесів накопичення з довільним рівнем достовірності попередньої інформації при будь-якій структурі вхідного потоку вагонів. На завершення запропонована методика оцінки результатів моделювання накопичення вагонів для оптимізації перевізного процесу в залежності від обраного критерію. Результати. Розроблена методика моделювання процесів накопичення вагонів знайшла відображення в створюваних за участю автора та впроваджуваних на Білоруській залізниці на базі ІАС ПУР ВП динамічних моделях. Вони призначені для забезпечення оперативного планування перевізного процесу на основі методів, що дозволяють оцінювати технологічні ризики. Наукова новизна. Інноваційна складова роботи обумовлена розширенням існуючих моделей накопичення вагонів для випадків невизначеності вихідної інформації. Таким чином, існуючі раніше детерміновані моделі є окремими випадками запропонованої. Також, на відміну від існуючих, методика дозволяє комплексно враховувати вплив випадкових процесів. За рахунок цього можуть додатково оцінюватися технологічні ризики та оперативно здійснюватися необхідні регулювальні заходи. В цілому, отримані при моделюванні пропонованим способом результати дозволяють підвищити якість вихідних рішень у системі змінно-добового та поточного планування експлуатаційної роботи, збільшивши достовірність оперативних планів. Практична значимість. На сьогоднішній день існує сприятлива можливість використання запропонованої методики моделювання в існуючих на залізничному транспорті системах автоматизованого оперативного планування експлуатаційної роботи, в тому числі для оптимізації місцевих вагонопотоків та рішення ряду актуальних завдань поїздоутворення.


    Access

    Download


    Export, share and cite



    Title :

    SIMULATION OF CARS ACCUMULATION PROCESSES FOR SOLVING TASKS OF OPERATIONAL PLANNING IN CONDITIONS OF INITIAL INFORMATION UNCERTAINTY.
    МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ НАКОПЛЕНИЯ ВАГОНОВ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ОПЕРАТИВНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ В УСЛОВИЯХ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТИ ИСХОДНОЙ ИНФОРМАЦИИ.
    МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ НАКОПИЧЕННЯ ВАГОНІВ ДЛЯ ВИРІШЕННЯ ЗАВДАНЬ ОПЕРАТИВНОГО ПЛАНУВАННЯ В УМОВАХ НЕВИЗНАЧЕНОСТІ ВИХІДНОЇ ІНФОРМАЦІЇ


    Contributors:


    Publication date :

    2017-06-19


    Remarks:

    Science and Transport Progress ; No. 3(69) (2017); 45-55



    Type of media :

    Article (Journal)


    Type of material :

    Electronic Resource


    Language :

    Russian