Удосконалення процесу забезпечення порожніми вагонами припортового залізничного вузла

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Вступ

Актуальність теми. За розрахунками фахівців вантажообіг Євразійського транспортного коридору у 2010 році становитиме 20 - 30 млн. тонн за рік. Виходячи з цього, можна констатувати, що першочерговою задачею інтеграції української транспортної системи в європейську є відповідний розвиток національної мережі Міжнародних транспортних коридорів (МТК) та їх транспортно-комунікаційної інфраструктури, а також розбудова логістичних систем. Це повинно забезпечити збільшення транзитних та експортно-імпортних потоків при суттєвому підвищенні якості обслуговування (швидкості та надійності перевезень, рівня сервісу тощо).

На даному етапі контейнеризація - пріоритетний напрямок розвитку всесвітньої системи перевезень. Частка перевезення сухих вантажів у контейнерах досягла вже 55%. Згідно з прогнозами до 2010 року вона складатиме 70%. Перевалочні потужності контейнерних морських терміналів кожного року будуть зростати на 4,7%. Державна адміністрація залізничного транспорту України (УЗ) своєю головною задачею визначила задоволення потреб економіки та підвищення ефективності використання транзитно-транспортного потенціалу держави. Актуальним залишається розвиток залізничних підходів та припортових станцій. Для приведення їх пропускної та переробної спроможності у відповідність до потужності портів в УЗ передбачаються заходи щодо покращення взаємодії залізниць з портами та збільшення обсягів навантаження.

Одним з основних напрямків діяльності стає - підвищення ефективності використання інвентарного рухомого складу, застосування нових методів управління перевізним процесом на базі автоматизації та інформаційних технологій.

Метою удосконалення системи забезпечення порожніми вагонами під навантаження у портах та їх надходження на припортові станції є скорочення простою суден в очікуванні вивантаження і часу обігу рухомого складу, зменшення робочого парку та експлуатаційних витрат на зміну дислокації порожніх вагонів потрібного типу.

Таким чином, аналіз існуючого стану технології розподілу і подавання порожніх вагонів у порт, особливо спеціалізованого рухомого складу, а також проведених досліджень в цьому напрямку свідчить, що в умовах передбачуваного підвищення обсягів контейнерних перевезень, скорочення робочого парку вагонів, а також з метою зниження порожнього пробігу актуальною є науково-прикладна задача удосконалення технології підготовки і подавання порожнього спеціалізованого рухомого складу у порт.

Мета та задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є удосконалення процесу забезпечення порожніми вагонами припортового залізничного вузла.

Поставлена мета визначила наступні основні задачі дослідження:

- виконати статистичні дослідження і провести аналіз показників експлуатаційної роботи припортових залізничних вузлів та процесів взаємодії їх із морськими торговельними портами України;

- проаналізувати та вибрати раціональний варіант при накопиченні і формуванні поїздів з порожніми вагонами за критерієм мінімізації загального часу простою на опорній сортувальній станції припортового вузла;

- проаналізувати можливості існуючих інформаційно-керуючих систем (ІКС) на Укрзалізниці в частині забезпечення порожнім рухомим складом морських торговельних портів;

- розробити комплекс моделей, що відтворюють процеси забезпечення порожнім рухомим складом при вивантаженні суден у портах і промоделювати надходження порожніх вагонів у припортовий залізничний вузол технологічними маршрутами та групами у складі поїзду, удосконалити процес забезпечення порожніми вагонами припортовий залізничний вузол;

- обґрунтувати можливість скорочення часу підготовки порожніх вагонів під навантаження;

- удосконалити структуру та розробити комплекс додаткових задач інформаційно-керуючої системи перевізного процесу в частині забезпечення порожніми вагонами і формування системи підтримки прийняття рішення (СППР);

- провести економічне обґрунтування впровадження удосконаленого процесу забезпечення порожнім рухомим складом портових станцій.

1. Обґрунтування перспективних напрямків удосконалення технології роботи припортових залізничних вузлів в частині забезпечення порожніми вагонами при вивантаженні суден у портах

Україна як транзитна держава має значну перспективу розвитку залізнично-водної транспортної системи. Тому однією з важливих задач стає розвиток транспортних вузлів в місцях перевалки вантажів із залізничного на водний транспорт, а також у зворотному напрямку та удосконалення технології їх роботи. На території України налічується 19 таких транспортних вузлів. Припортові залізничні вузли в своєму складі мають декілька вантажних станцій (як виняток, одну). Кожна припортова залізнична станція має свою спеціалізацію відповідно до вантажних операцій, що ускладнює виконання заявок портів по навантаженню.

Детально проаналізовано тенденції зміни обсягів експортних та імпортних вантажопотоків через морські порти України в умовах сталого економічного розвитку. В наслідок чого доведено тенденцію збільшення обсягів імпортних поставок. На тлі падіння обсягів перевалки експорту (-3,1%) зросли вантажопотоки імпорту (+34,2%) та транзиту (+18,6%).

Проаналізовано динаміку змінення та розподіл вантажопотоків як за окремими морськими портами так і за родами вантажів. Відстежується тенденція зростання обсягів одного з перспективних видів перевезень, а саме контейнерних вантажів. Обсяги оброблених контейнерів в ваговому еквіваленті збільшились на 34,4%, у кількісному - на 42,7%.

Всі ці процеси потребують своєчасного надання під навантаження технічно справного спеціалізованого рухомого складу, зокрема фітингових платформ (ФПЛ), рефрежираторних секцій (БМЗ), критих вагонів (КР), цистерн для продовольчих вантажів (ЦС) та інших вагонів, дефіцит яких в теперішній час спостерігається на Укрзалізниці. При цьому кожний порожній вагон повинен бути придатним у комерційному і технічному відношенні під визначену групу вантажів. Тому при наданні порожніх вагонів необхідно враховувати процеси їх підготовки, зокрема очищення, особливо в зимовий період.

Одним з головних чинників, який впливає на переробну спроможність припортового залізничного вузла, є час виконання вантажних операцій. На виконання вантажних операцій значною мірою впливає час очищення і підготовки вагонів до них.

Наведені вище чинники значно ускладнюють систему забезпечення і регулювання порожніх вагонопотоків.

У розвиток і вирішення питань регулювання порожніх вагонопотоків на основі ресурсозберігаючих технологій внесли великий вклад такі вчені та практики: В.М. Акулінічев, Є.В. Архангельський, М.М. Бабаєв, В.І. Бобровський, Т.В. Бутько, П.С. Грунтов, М.І. Данько, Л.Л. Железняк, І.В. Жуковицький, В.М. Запара, Г.М. Кірпа, Л.М. Коммодов, А.М. Котенко, В.М. Лисенков, Д.В. Ломотько, Н.М. Медведев, В.К. Мироненко, Є.В. Нагорний, В.Я. Негрей, В.В. Повороженко, В.М. Самсонкін, А.О. Смєхов, Є.А. Сотніков, М.П. Топчієв, П.О. Яновський та інші.

Аналіз методів планування розподілу порожніх вагонопотоків довів, що при розробці варіантів технічного плану використовуються в основному методи лінійного програмування за критерієм мінімізації середнього порожнього пробігу з урахуванням технологічних обмежень. Оперативна робота з регулювання парку порожніх вагонів ведеться за принципом виконання технічних норм. Безпосереднім розподілом порожніх вагонів займається диспетчер з регулювання вагонного парку (ДГПВ). Саме на цьому етапі спостерігається значний вплив так званого «людського фактору» на процес забезпечення порожніми вагонами.

Існуючі інформаційні системи, як на УЗ (АСК ВП УЗ), так і за кордоном, що використовуються при регулюванні порожніх вагонопотоків, в основному є інформаційно-довідковими та не надають можливих раціональних варіантів рішень щодо самого процесу забезпечення рухомим складом. Тому виникає актуальна науково-прикладна задача формування системи підтримки прийняття рішень ДГПВ, з можливістю автоматизації як самого процесу пошуку необхідних типів вагонів так і технології подавання порожніх вагонів на припортову станцію. Вирішення цієї задачі потребує статистичних досліджень елементів обігу та формалізації процесу забезпечення порожнім рухомим складом припортових станцій з корегуванням можливостей існуючих інформаційно-керуючих систем.

2. Дослідження і рекомендації щодо технології формування маршрутів і груп порожніх вагонів у складі поїзда на сортувальних станціях з підбиранням їх відповідно заявок до навантаження

Формування вантажних поїздів, у складі яких є порожні вагони, потребують додаткових експлуатаційних витрат, що пов'язані з утриманням додаткових колій для накопичення порожніх вагонів, виконання додаткових маневрових операцій для забезпечення вимог пункту 15.32 Правил технічної експлуатації залізниць України (ПТЕ), збільшенням часу формування составів. В роботі досліджено і порівняно всі можливі варіанти накопичення та формування поїздів з порожніми вагонами за критерієм мінімізації загального часу простою на станціях формування при додаванні до складу вантажного поїзда від однієї до чотирьох груп порожніх вагонів при наявності окремих колій. Найбільш раціональним за часом визнано формування порожніх маршрутів на декількох коліях, що збільшує необхідну кількість колій накопичення та обсяги маневрової роботи по забиранню вагонів з цих колій.

У випадку відправлення порожніх вагонів групами найбільш доцільним можна вважати варіант, коли до вантажного поїзда додається лише одна група порожніх вагонів, а накопичення цих груп відбувається на двох окремих коліях, що зменшує час накопичення, а маневрова робота зводиться лише до збирання двох груп на одній колії.

Враховуючи стохастичну природу процесів збирання і подавання порожніх вагонів (особливо спеціалізованого рухомого складу) було проведено статистичні дослідження основних елементів обігу, а саме часу накопичення tн та закінчення формування tф на опорній сортувальній станції припортового вузла. Доведено, що ці випадкові величини відповідно підпорядковані законам Ерланга 2-го та 3-го порядків із щільностями.

При цьому на основі статистичних даних доведено, що в умовах сталого транспортного ринку кількість порожніх вагонів даного типу на станціях BCi, де відбувається їх пошук, можна вважати підпорядкованим біноміальному закону розподілу.

3. Розробка комплексу моделей, що формалізують процес забезпечення порожнім рухомим складом припортової станції

Подавання порожніх однотипних вагонів під навантаження із суден може відбуватися за наступними технологіями:

I варіант - групи необхідних порожніх вагонів для даного роду вантажу зі станцій відкритих для вантажних операцій () в регіоні залізниці або декількох сусідніх залізниць подаються на сортувальну станцію (), де відбувається їх накопичення на состав із порожніх вагонів (порожній маршрут); состав однотипних порожніх вагонів подається на припортову вантажну станцію () і далі на вантажний фронт де відбувається їх навантаження із судна.

II варіант - групи необхідних порожніх вагонів подаються на сортувальну станцію, де вони у складі сформованого поїзда в останній третині від хвоста відповідно вимогам ПТЕ (п.15.32) подаються далі до припортової вантажної станції () і далі окремими групами надходять на вантажний фронт.

Кожен варіант технології надходження порожніх вагонів на припортову вантажну станцію повинен забезпечувати безперебійне вивантаження вантажів із судна в порожні вагони.

Виходячи з принципу системного аналізу доцільно розглянути , , та морський порт як систему взаємозв'язаних підсистем. Раціональне функціонування такої системи повинно забезпечувати мінімальні простої вагонів, локомотивів та суден. Таким чином модель вибору стратегії забезпечення порожніми вагонами у залізнично-водному вузлі повинна складатись із цільової функції, яка представляє сумарні експлуатаційні витрати або сумарний час простою рухомого складу з урахуванням простоїв суден і відповідної системи обмежень що характеризує конструктивні і технологічні параметри вузла.

I варіант. Сформуємо цільову функцію у вигляді сумарних експлуатаційних витрат, спираючись на попередні дослідження щодо розподілу кількості вагонів на за біноміальним законом. Тоді, як показує аналіз, в реальних умовах для безперебійного вивантаження судна доцільно створити резерв порожніх вагонів з урахуванням цих умов.

ІІ варіант. Цільова функція представляє суму витрат по усіх ланках технологічного процесу включно відповідність вимогам ПТЕ (п. 15.32). Система обмежень враховує технологічні, технічні та нормативні умови.

Враховуючи, що пошук потрібних порожніх вагонів даного типу відбувається на станціях відкритих для вантажних операцій в регіоні залізниці, або декількох сусідніх залізниць, при цьому станції функціонують незалежно одна від однієї, використаємо граничну теорему Ляпунова. Тобто, спираючись на цю теорему припустимо, що кількість порожніх вагонів по всіх станціях є імовірнісною величиною x, що генерується одним джерелом і підпорядкована нормальному закону розподілу із щільністю.

Як показали дослідження, час між надходженням груп порожніх вагонів на є також випадковою величиною з достатньою ступеню надійності підпорядкованою розподілу Ерланга 2-го порядку із щільністю.

Будемо вважати, що кількість порожніх вагонів у групі та час між їх надходженням на - є незалежними випадковими величинами.

Для безперебійного процесу вивантаження судна потрібно, щоб кількість порожніх вагонів в групі , де - продуктивність вантажного фронту, ваг/год.

В цьому випадку штучно створювати резерв порожніх вагонів у порту не потрібно.

Щоб запобігти виникненню ефекту спонтанного зростання кількості покинутих порожніх вагонів, процес треба зробити керованим, якщо величина достатньо велика .

Якщо процес надходження груп порожніх вагонів достатньо сталий, тобто близьке до величини , а коефіцієнт варіації , то система буде практично самокерованою.

На основі розробленої моделі можливо відстежити тенденцію змінення експлуатаційних витрат за рахунок пошуку необхідних порожніх вагонів на більшій кількості станцій в регіоні залізниці або декількох залізниць, тобто шляхом змінення величин інтенсивності , , початку накопичення резерву та інших чинників. Порівнюючи питомі експлуатаційні витрати по кожному варіанту технологічного процесу, оперативному персоналу залізниці надається можливість визначити і вибрати найбільш раціональний серед них в конкретних умовах транспортного ринку, а також визначити оптимальну кількість вагонів у маршруті. З цією метою доцільно створити систему підтримки прийняття рішень на автоматизованих робочих місцях оперативного персоналу.

4. Пропозиції щодо удосконалення структури інформаційно-керуючої системи в частині забезпечення порожніми вагонами під навантаження в порту

ІКС має планетарну структуру із зміннім радіусом пошуку необхідного типу порожнього рухомого складу та включає АРМ диспетчера з регулювання робочого парку у вигляді системи підтримки прийняття рішень.

Розподіл порожніх вагонів на мережі УЗ на сьогоднішній день відбувається нераціонально у тому числі через неузгодженість дій ДГПВ різних залізниць. Запропонована структура ІКС забезпечує інформаційний обмін і взаємодію при роботі ДГПВ різних залізниць та вирішує задачі забезпечення заявок на навантаження в порту з мінімальними витратами на основі розробленого комплексу моделей. Реалізацію СППР ДГПВ представлено у вигляді послідовності вікон.

Крім організаційних заходів наведено техніко - економічне обґрунтування методів очищення вагонів і запропоновано систему імпульсної очистки, що дозволяє скоротити час очищення на 3,83 години у зимовий період року.

Проведене економічне обґрунтування впровадження запропонованої системи забезпечення порожніми вагонами по Одеському морському торговельному порту довело, що річна економія становить 3,163 млн. грн., а робочий парк вагонів скоротився на 12,8%. Результати розрахунків підтверджені актами впровадження.

Висновки

експлуатаційний припортовий залізничний сортувальний

У дисертації надано теоретичне обґрунтування та вирішення науково - практичної задачі удосконалення процесу забезпечення порожніми вагонами припортових залізничних вузлів.

1. Виконано детальний аналіз обсягів вантажопотоків через морські торговельні порти України та відповідно через припортові залізничні вузли в умовах сталого ринку, доведено наявність тенденції збільшення імпортних поставок на 34,2% та транзиту на 18,6%. Відстежено тенденцію зростання обсягів контейнерних вантажів у валовому еквіваленті на 34,4%, кількісному - на 42,7%. Аналіз вантажопотоків за родами вантажів виявив необхідність у своєчасному забезпеченні припортових залізничних вузлів технічно справним порожнім спеціалізованим рухомим складом, а саме - фітинговими платформами, рефрижераторними секціями, критими вагонами, цистернами та іншими, дефіцит яких спостерігається на УЗ. Встановлено, що існуюча система планування забезпечення порожнім рухомим складом базується на методах лінійного програмування, а оперативне регулювання засновано на виконанні технічних норм і відбувається зі значним впливом так званого „людського фактору ”, що призводить до збільшення часу пошуку та подавання порожніх вагонів у порт та розмірів необхідного робочого парку.

2. Доведено, що раціональним варіантом при накопиченні і формуванні поїздів з порожніми вагонами з точки зору мінімізації загального часу простою є: формування порожніх маршрутів одночасно на декількох коліях, а при відправленні порожніх вагонів групами найбільш раціональним є варіант накопичення груп на двох окремих коліях при відправленні однієї групи у складі поїзда.

3. Доведено, що в наслідок впливу багатьох випадкових чинників час накопичення і закінчення формування поїздів на опорній сортувальній станції припортового вузла підпорядковано відповідно законам Ерланга 2-го та 3-го порядків.

4. Вперше створено комплекс моделей, що формалізує процес забезпечення припортової станції порожнім рухомим складом за умови безперебійного вивантаження судна. Моделі відтворюють процедуру пошуку, збирання, формування і подавання порожніх вагонів у порт за двома варіантами: у вигляді порожніх маршрутів та групами в останній третині составу сформованого поїзда (ПТЕ п.15.32). Технологію подавання рухомого складу порожніми маршрутами формалізовано як модель стохастичного програмування, що враховує невизначеність у процедурі пошуку необхідних порожніх вагонів (спираючись на біноміальний закон їх розподілу) на станціях та дозволяє визначити оптимальну кількість вагонів у маршруті. Процес надходження порожніх вагонів групами формалізовано з урахуванням невизначеності їх пошуку на станціях, відкритих для вантажних операцій, в регіоні однієї або декількох залізниць і виконання додаткових маневрових операцій.

5. Економічно обґрунтовано і запропоновано для скорочення часу очищення вагонів впроваджувати систему імпульсної очистки, що дозволяє скоротити час очищення на 3,83 години у зимовий період року.

6. Удосконалено структуру ІКС в частині забезпечення порожнім рухомим складом портів, в основу якої покладено планетарну модель із змінним радіусом пошуку необхідних порожніх вагонів. ІКС включає АРМ диспетчера з регулювання робочого парку у вигляді СППР, до якої інтегровано розроблений комплекс моделей. Удосконалена структура забезпечує взаємодію в роботі ДГПВ.

7. Ефективність запропонованої технології оцінено в умовах забезпечення порожнім рухомим складом Одеського морського торговельного порту. Отримано річний економічний ефект по Одеському порту 3,163 млн. грн., а робочий парк вагонів скорочено на 12,8%.

Література

1. Чеклова В.М. Автоматизація процесу розрахунків вантажовласників із підрозділами залізниць / В.М. Чеклова, Т.В. Бутько, В.Ф. Чеклов// Збірник наукових праць ДонІЗТ. - 2005. - №4. - С. 13-18.

2. Чеклова В.М. Удосконалення методології розрахунку параметрів формування составів, до складу яких входять порожні вагони / В.М. Чеклова, Т.В. Бутько, Є.В. Чеклова, О.І. Шеховцов// Залізничний транспорт України. -2008. - №2. - С.23-24.

3. Чеклова В.М. Модель надходження порожніх вагонів на передпортову станцію / В.М. Чеклова, Т.В. Бутько// Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2007. - №4/5(28). - С.8

4. Чеклова В.М. Автоматизована система розподілу порожніх вагонів / В.М. Чеклова, В.Ф. Чеклов, О.І. Шеховцов// Вісник Донецького інституту автомобільного транспорту. - 2008. - №2. - С. 13-18.

5. Чеклова В.М. Автоматизація процесу забезпечення вантажної роботи на залізниці / В.М. Чеклова, В.Ф. Чеклов// Збірник наукових праць ДонІЗТ. -2006. - №5. - С.67-73.

6. Чеклова В.М. Оптимізація процесу вивантаження вапна з піввагонів взимку / В.М. Чеклова, В.Ф. Чеклов, Г.В. Бобик та інші// Збірник наукових праць ДонІЗТ. - 2006. - №7. - С.41-49.

7. Чеклова В.М. Удосконалення системи вивантаження насипних вантажів у зимовий період / В.М. Чеклова, С.С. Балашова// Збірник наукових праць ДонІЗТ. - 2006. - №8. - С.57-63.

8. Чеклова В.М. Техніко-економічне обґрунтування ефективності впровадження попередньої підготовки вагонів до вивантаження в зимовий період / В.М. Чеклова, С.С. Балашова// Збірник наукових праць ДонІЗТ. - 2006. - №9. - С.30-36.

Размещено на Allbest.ru