авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||

Расчет и оптимизация транспортных систем с использованием моделей (теоретические основы, методология)

-- [ Страница 4 ] --

Имитационная модель создается для проверки решения оптимизационной модели, поэтому принципы ее построения должны обеспечивать это. Принципы построения обеих моделей должны быть согласованы между собой. Построение имитационной модели – это довольно трудоемкий процесс. Поэтому здесь используется процесс автоматизированного построения в диалоговом режиме. Автоматизация процедур построения с учетом возможностей современной вычислительной техники позволяет значительно расширить сферу действия имитационного моделирования как метода расчета. Однако следует помнить, что имитационное моделирование – это всегда искусство и наука.

Условные обозначения:

- объем производства (потребления) груза в узлах в момент времени t;

Рис. 10. Моделирование необходимых начальных запасов.

В настоящее время имеется реализация излагаемых в работе принципов в виде автоматизированной системы моделирования железнодорожных станций и узлов на основе имитационной системы ИСТРА.

Одним из важных и весьма трудоемких этапов создания имитационной модели является описание технологических маршрутов. Оно в конечном виде должно быть выполнено на специфическом языке моделирования. Автоматизированная система в удобном графическом интерфейсе представляет технологические маршруты пользователю в готовом виде. Автоматический алгоритм построения маршрутов на схеме путевого развития и другие подобные алгоритмы, приведенные в диссертации, являются примерами решения вопросов автоматизации построения имитационной модели.

Глава 9 посвящена исследованию вопроса информационного обеспечения систем расчета и оптимизации транспортных систем. Системы расчета и оптимизации на моделях нужно строить как автоматизированные системы с получением исходной информации из информационных систем. Из оперативных баз данных следует получать информацию о планируемых ритмах погрузки и выгрузки, а также о местоположении подвижного состава.

Из информационного хранилища необходимо получать параметры структуры и технологии, рассчитанные для конкретных условий. Информационная среда должна быть построена на современных принципах, обеспечивать удобный доступ к необходимым данным. Надежность расчета на моделях зависит от надежности работы информационных и вычислительных систем и корректности алгоритмов. Предложена методика определения функциональной надежности автоматизированных информационных систем. Под функциональной надежностью автоматизированной информационной системы понимается ее способность правильно выполнять предусмотренные целевые задачи в условиях взаимодействия с внешними объектами.

Вероятность того, что ИАС готова к функционированию в произвольный момент времени и выполнит без функциональных отказов заданную работу в течение времени определяется выражением

.

Расчёт вероятности безотказного выполнения в течение времени t вычислительного процесса основывается на результатах вычисления или оценки показателя и на конкретной математической модели, описывающей поток заявок на выполнение задачи. В большинстве практических случаев можно ограничиться простейшим (пуассоновским) потоком заявок. Тогда вероятность того, что в течение времени t поступит ровно i заявок, задаётся выражением:

Следовательно,

,

где

;

- интенсивность потока заявок;

- вероятность безотказного выполнения задачи.

Окончательно получаем:

Среднее время до функционального отказа ИАС относительно вычислительных процессов равно:

Таким образом, среднее время до функционального отказа ИАС относительно вычислительных процессов обратно пропорционально вероятности отказа в выполнении задачи и интенсивности потока заявок на выполнения задач.

В главе 10 приведены примеры расчета и оптимизации крупной припортовой и сортировочной станций, системы обеспечения порожняком пунктов погрузки и организация согласованного подвода сырья к металлургическому комбинату.

Расчет припортовой станции методом имитационного моделирования позволил получить исчерпывающую характеристику ее технического оснащения и ее работы, в том числе:

  • пропускную и перерабатывающую способность;
  • «узкие места» структуры;
  • «узкие места» технологии;
  • показатели работы станции при заданных потоках.

Совместное использование оптимизационной и имитационной моделей позволило оптимизировать работу крупных сортировочных станций Свердловск-сортировочный, Пермь-сортировочная, Войновка, Лиски, Кочетовка, Челябинск-главный и других. При этом модели стали основными блоками системы автоматизированного управления. Эффект от использования системы на сортировочной станции заключается в:

  • снижении простоя составов в ожидании локомотивов и локомотивных бригад;
  • сокращении времени просидок локомотивных бригад в ожидании составов поездов;
  • сокращении простоя локомотивов в ожидании составов поездов;
  • сокращении времени простоя вагонов на сортировочной станции в целом и, как следствие, сокращение оборота вагона;
  • освобождении диспетчерского персонала станции от ручной обработки информации.

Снижение времени нахождения на станции транзитного вагона с переработкой и без переработки составляет 0,12 – 0,18 ч.; поездного локомотива – 0,07 – 0,09 ч.; локомотивной бригады – 0,05 – 0,07 ч.

Двухуровневый подход был использован и при организации согласованного подвода сырья к металлургическому комбинату ОАО «Северсталь». Здесь удалось сократить число вертушек с 55 - 60 до 48 - 53 без снижения надежности обслуживания. Оборот вертушек снизился с 6 - 7 суток до 5 - 5,5 суток и было высвобождено 400 полувагонов. Экономия при закупке вагонов могла бы составить более 360 миллионов рублей. Но более реальна другая оценка. Высвободившимся парком полувагонов можно обеспечить перевозку 1 млн. тонн грузов. Это даст отрасли дополнительные доходы на сумму порядка 180 миллионов рублей.

Совместное использование оптимизационной и имитационной моделей доказывает высокую эффективность такого подхода. На этой основе следует строить системы поддержки принятия решений и системы автоматизированного управления на железнодорожном транспорте.

Заключение

В результате проведенного исследования разработана методология выбора метода моделирования в зависимости от свойств моделируемого объекта и поставленной задачи, создания и использования конкретных моделей для расчета и оптимизации различных транспортных систем. Это позволит точнее рассчитывать рациональные структурные параметры и технологию железнодорожных станций, полигонов, транспортных узлов, а также более обоснованно оценивать эффективность инвестиций в инфраструктурные проекты.

В том числе, получены следующие результаты.

  1. Предложена классификация основных аспектов функционирования (свойств) транспортных систем, определяющих выбор метода расчета. К ним относятся:
  • качественные особенности внутренней структуры;
  • технология;
  • взаимодействие случайных процессов;
  • управление.
  1. Сформулированы классы транспортных объектов с позиций выбора метода моделирования.
  2. Сделана классификация методов расчета и оптимизации транспортных систем, показаны их сильные и слабые стороны, сформулированы сферы их применения.
  3. Предложен подход к построению теоретической модели транспортной системы, которая отображает ее основные черты и характер взаимодействия в ней. Теоретическая модель создает основу для корректной разработки метода моделирования и помогает трактовать результаты моделирования.
  4. Предложена методология использования различных моделей для расчета и оптимизации транспортных систем, включая использование моделей строгой оптимизации, оптимизацию на имитационных моделях и использование двухуровневых систем оптимизации.
  5. Предложены принципы автоматизации построения моделей, показана их реализация для различных классов моделей, в том числе, содержание электронного справочника.
  6. Сформулированы основные предложения информационного обеспечения моделей при решении различных задач. Параметры структуры и технологии следует брать из информационного хранилища, состояние системы и планируемые ритмы производства и потребления – из оперативных баз данных.
  7. Предложен подход для расчета функциональной надежности информационных систем, влияющих на достоверность результатов расчета.
  8. Приведены примеры конкретного применения разных моделей для расчета и оптимизации различных транспортных систем.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

  1. Александров А.Э., Козлов П.А. Автоматизированный программный комплекс расчета, регистрации и отображения работы сортировочной станции //Железнодорожный транспорт, 2003 - №9. – С65-67.
  2. Александров А.Э., Якушев Н.В. Стохастическая постановка динамической транспортной задачи с задержками с учетом случайного разброса времени доставки и времени потребления /Управление большими системами: Выпуск 12-13. – М.-:ИПУ РАН, 2006. – С.5-14.
  3. Александров А.Э. Математическая модель в автоматизированной системе управления согласованной доставкой грузов //Транспорт. Наука, техника, управление, 2006. - №11. – С.37-39.
  4. Козлов П.А., Александров А.Э., Козлова В.П. Сравнение методов расчета транспортных систем при оценке эффективности инвестиций //Транспорт. Наука, техника, управление, 2006. - №11. – С.18-21.
  5. Александров А.Э., Ковалев И.А. Построение Автоматизированного процесса управления обращением кольцевых маршрутов //Транспорт Урала, 2007. - №1(12). – С.41-47.
  6. Александров А.Э., Новиков П.А. Принципы и модели оптимизации взаимодействия железнодорожного и морского транспорта. //Транспорт. Наука, техника, управление, 2008. - №9. – С.14-16.
  7. Александров А.Э. Использование моделей при расчете и оптимизации систем железнодорожного транспорта. // Наука и техника транспорта, 2008, № 2 – С.54-56.
  8. А.Э. Александров, П.А. Новиков. Применение системы имитационного моделирования для расчета рациональной технической структуры и технологии промышленных транспортных систем. // Вестник РГУПС, 2008, № 3 – С.76-80.
  9. Александров А.Э. Планирование поездообразования в системе АСУ станции. //Транспорт Урала, 2008. - №2 – С.47-51.
  10. Козлов П.А., Александров А.Э. Оценка инфраструктурных транспортных проектов методом моделирования //Транспорт Российской Федерации. Журнал о науке, экономике, практике, 2006. - №5. – С.43-44.
  11. Александров А.Э., Смородинцева Е.Е. Расчет и оперативная корректировка схемы обращения кольцевых маршрутов на дороге с помощью ДТЗЗ /Гибкая технология работы железнодорожного транспорта в условиях интенсификации перевозочного процесса. – Екатеринбург: УЭМИИТ, МПС СССР, выпуск 81, 1989. – С.102-108.
  12. Александров А.Э., Козлов П.А. Оптимизация оперативного планирования внутридорожных перевозок кольцевыми маршрутами //Разработка и внедрение новых технологий на транспорте: Тез.

    докл. науч. конф. – М. – : РАН, 1993. – С.5-6.

  13. Александров А.Э., Козлов П.А., Осокин О.В., Тушин Н.А. Планирование подвода сырьевых маршрутов к металлургическим комбинатам. Состояние и перспектива развития технического потенциала Южно-Уральского региона /Межгосударственная научно-техническая конференция. – Магнитогорск: МГМИ, 1994. – С.134-135.
  14. Александров А.Э., Козлов П.А., Осокин О.В. Гибкая технология управления кольцевыми маршрутами на полигоне дороги /Транспортные проблемы и развитие технологических процессов: Сб. науч. статей, ч.1. – Липецк: ЛГТУ, 1995. – С.98-110.
  15. Александров А.Э., Пермикин В.Ю. Гибкая технология перевозок внутридорожных массовых грузов. //Фундаментальные и прикладные исследования – транспорту, ч.1. – Екатеринбург: УрГАПС, 1995. – С.206-207.
  16. Александров А.Э., Пермикин В.Ю. Адаптивная технология перевозок внутридорожных массовых грузов на базе метода динамического согласования //Развитие сырьевой базы промышленных предприятий Урала /Межгосударственная научно-техническая конференция 16-20 мая 1995. – Магнитогорск: МГМА, 1995. – С.225-227.
  17. Александров А.Э., Пермикин В.Ю., Фрейберг А.Ю. Расчет параметров блок «сетевой бункер» в системе «МОДУС». //Фундаментальные и прикладные исследования – транспорту-96, ч.1. – Екатеринбург: УрГАПС, 1996. – С.78-79
  18. Александров А.Э., Пермикин В.Ю. Некоторые алгоритмы автоматизации построения моделей крупных железнодорожных станций //Железнодорожный транспорт сегодня и завтра: Тез. докл. научно-техн. конф. ч.1. – Екатеринбург: УрГАПС, 1996. – С.119-121.
  19. Александров А.Э., Новикова И.П. Управление порожними вагонопотоками в железнодорожном узле //Железнодорожный транспорт сегодня и завтра: Тез. докл. научно-техн. конф. ч.1. – Екатеринбург: УрГАПС, 1998. – С.121-122.
  20. Александров А.Э. Управление потоками порожняка в промышленном узле /Вопросы научно-технического прогресса на железнодорожном транспорте. – Самара: СамИИТ, 1998. – С.10-11.
  21. Александров А.Э., Пермикин В.Ю., Новикова И.П. Автоматизированное представление информационных процессов на станции в имитационной модели /Совершенствование информационных систем на железнодорожном транспорте: Сб. науч. тр. – Екатеринбург: УрГАПС, 1999. – С.238-246.
  22. Александров А.Э., Семенов Е.М., Тушин Н.А. Организация подвода судовых партий металла в порт /Совершенствование эксплуатационной работы железных дорог в современных условиях: Межвузовск. сб. науч. тр. По материалам междунар. конф., посвященной 190-л.Университета, 70-л. фак. «УПП», 75-л. каф. «УЭР». – СПб: МПС РФ, ПГУПС, 1999. – С.55-56.
  23. Александров А.Э., Шавзис С.С. Модель расчета оптимальной укрупненной структуры узла /Математическое программирование и приложения (тезисы докладов): Инф.бюллетень №8. Конференция, Ассоциация мат.программирования. – Екатеринбург, 1999. – С.16-17.
  24. Александров А.Э., Пермикин В.Ю., Новикова И.П. Отображение информационных процессов в имитационной модели промышленной станции //Фундаментальные и прикладные исследования – транспорту/Молодые ученые - транспорту: Тр. научно-техн. конф. – Екатеринбург: УрГАПС, 2000. – С.10-11.
  25. Александров А.Э., Пермикин В.Ю., Новикова И.П. Построение имитационной модели промышленной станции //Фундаментальные и прикладные исследования – транспорту-2001/Молодые ученые - транспорту: Тр. научно-техн. конф. – Екатеринбург: УрГАПС, 2000. – С.33-41.
  26. Александров А.Э., Ковалев И.А. Оптимизация диспетчерского управления перевозочным процессом на железнодорожном полигоне //Фундаментальные и прикладные исследования – транспорту-2001/Молодые ученые - транспорту: Тр. научно-техн. конф. – Екатеринбург: УрГАПС, 2001. – С.77-80.
  27. Александров А.Э., Ковалев И.А., Пермикин В.Ю. Выбор рационального варианта работы железнодорожной станции на базе автоматизированных имитационных моделей //Фундаментальные и прикладные исследования – транспорту-2001/Молодые ученые - транспорту: Тр. научно-техн. конф. – Екатеринбург: УрГАПС, 2001. – С.81-86.
  28. Александров А.Э., Пермикин В.Ю., Шавзис С.С. Автоматизированная система прогнозирования поездообразования на сортировочной станции /Информационные технологии на железнодорожном транспорте. - Сочи: РГУПС, 2001. – С.5-6.
  29. Александров А.Э., Ковалев И.А., Пермикин В.Ю. Прогнозирование поездообразования на сортировочной станции с применением имитационного моделирования /Теория и практика имитационного моделирования и создания тренажеров: Междунар. научно-практ. конф. – Пенза: ПДЗ, 2002. – С.59-65.
  30. Александров А.Э., Пермикин В.Ю. Применение имитационной модели для автоматизированного расчета поездообразования на сортировочной станции /Проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта: материалы Всероссийской научно-практ. конф. – Екатеринбург: УрГУПС. – Том.2 – 2003. – С26-31.
  31. Александров А.Э., Ковалев И.А. Влияние согласованного подвода поездов на работу припортовой станции //Молодые ученые – транспорту: Труды IV научно-техн. конф. – Екатеринбург: УрГУПС, 2003. – С.345-350.
  32. Александров А.Э., Козлова В.П. Модели оптимизации по минимуму производственно-транспортных расходов //Устойчивость, управление и моделирование динамических систем: Сб. научн.тр./под ред. Г.А. Тимофеевой. – Екатеринбург: УрГУПС., 2006. - №54(137). – С.24.

Александров Александр Эрнстович

Расчет и оптимизация транспортных систем с использованием моделей

(теоретические основы, методология)

Автореферат на соискание ученой степени доктора технических наук

Формат 60х84/16. Объем 2,5. Тир. 100 Зак.1936 Бумага писчая №0

Типография

_____________________________________________________________________________

620034, г. Екатеринбург, ул. Колмогорова, д.66



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.