Proceedings of Petersburg Transport University

Известия Петербургского университета путей сообщения

1815-588X 2658-6851

72395

10.20295/1815-588X-2023-4-954-966

Проблематика транспортных систем

PROBLEMATIC OF TRANSPORT SYSTEM

Проблематика транспортных систем

Methodology for the Application of Variable Standards by the Development of a Train Formation Plan

Методика применения переменных нормативов при разработке плана формирования поездов

Бадецкий

Александр Петрович

Badeckiy

Aleksandr Petrovich

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

Медведь

Оксана Анатольевна

Medved'

Oksana Anatol'evna

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

Кукушкина

Яна Васильевна

Kukushkina

Yana Vasil'evna

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University St. Petersburg Russian Federation

17 12 2023

20 4 954 966 17 12 2023

https://itt-pgups.ru/en/nauka/article/72395/view

Цель: План формирования поездов является основополагающим технологическим документом, влияющим на рациональную организацию эксплуатационной работы железных дорог ОАО «РЖД». От правильности его разработки зависят объем эксплуатационных расходов, устойчивость работы станций, участков и транспортных узлов. Существующая практика предполагает использование при расчете плана формирования поездов средних значений его расчетных параметров без учета их переменного характера. В этом случае не всегда можно гарантировать оптимальность принятого решения по организации вагонопотоков. Целью статьи является описание метода учета переменного характера расчетных пара- метров плана формирования поездов, что позволит повысить устойчивость его отдельных назначений к неравномерности эксплуатационной работы. Методы: Использованы методы теоретического анализа, описаны существующие аналитические зависимости, позволяющие определить расчетные параметры плана формирования поездов. Для описания переменного характера расчетных параметров использовалась теория нечетких множеств и ее естественное расширение — нечеткая математика. Для принятия оптимального решения о корректировке отдельных назначений плана формирования поездов использованы методы теории принятия решений, а именно — метод принятия решений в нечетких условиях Беллмана — Заде. Результаты: Получены расчетные формулы, позволяющие определить расчетные параметры плана формирования поездов в условиях неравномерности эксплуатационной работы напрямую, без использования вспомогательных таблиц и графиков, обладая информацией только о колебаниях вагонопотока отдельного назначения плана формирования. Разработан метод определения порогового значения вагонопотока, оптимального в условиях неравномерности. Практическая значимость: Учет переменного характера расчетных нормативов плана формирования поездов при его разработке позволит повысить устойчивость его отдельных назначений, снизить эксплуатационные расходы на его реализацию в течение жизненного цикла, снизить количество оперативных корректировок.

Purpose: The train formation plan is a fundamental technological document that affects the rational organization of the operational work of railways of JSCo “Russian Railways”. The amount of operating costs, the stability of the operation of stations, sections and transport hubs depends on its correct development. The existing practice assumes the use of the average values of its design parameters when calculating the train formation plan, without taking into account their variable nature. In this case, it is not always possible to guarantee that the optimal decision is taken on the organization of car traffic. The purpose of the article is to describe a method for taking into account the variable nature of the design parameters of the train formation plan, which will increase the stability of its individual assignments to the unevenness of operational work. Methods: Methods of theoretical analysis are used, existing analytical dependencies are described, which allow determining the calculated parameters of the train formation plan. Fuzzy set theory and its natural extension, fuzzy mathematics, have been used to describe the variable nature of the calculated parameters. To make an optimal decision on the adjustment of individual assignments of the train formation plan, the methods of decision-making theory have been used, namely, the Bellman-Zadeh method of decision-making in fuzzy conditions. Results: Calculation formulas have been obtained that allow determining the design parameters of the train formation plan in conditions of uneven operational work directly, without using auxiliary tables and graphs, having information only about the fluctuations of the car traffic of a specific purpose of the formation plan. A method has been developed for determining the threshold value of the car traffic, optimal in conditions of unevenness. Practical significance: Taking into account the variable nature of the design standards of the train formation plan during its development will increase the stability of its specific assignments, reduce operating costs for its implementation during the life cycle, reduce the number of operational adjustments.

Пороговое значение вагонопотока нечеткие множества неравномерность вагонопотоков лингвистическая модель выделения струи вагонопотока

Threshold value of car traffic fuzzy sets unevenness of car traffic linguistic model for extracting the train flow

Xiao J. Comprehensive optimization of the one-block and two-block train formation plan / J. Xiao, B. Lin // Journal of Rail Transport Planning & Management. - 2016. - URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.jrtpm.2016.09.002.

Yaghini M. Solving railroad blocking problem using ant colony optimization algorithm / M. Yaghini, A. Foroughi, B. Nadjari // Applied Mathematical Modelling. - 2011. - Iss. 35. - Pp. 5579-5591. - DOI: 10.1016/j.apm.2011.05.018.

Yaghini M. A fuzzy railroad blocking model with genetic algorithm solution approach for Iranian railways / M. Yaghini, M. Momeni, M. Sarmadi et al. // Applied Mathematical Modelling. - 2015. - Iss. 39. - Pp. 6114-6125. - DOI: 10.1016/j.apm.2015.01.052.

Кукушкина Я. В. Зависимость величины переходящего остатка от накопления смежных составов / Я. В. Кукушкина // Известия Петербургского университета путей сообщения. - 2010. - № 3(24). - С. 132-140.

Kukushkina Ya. V. Zavisimost' velichiny perehodyaschego ostatka ot nakopleniya smezhnyh sostavov / Ya. V. Kukushkina // Izvestiya Peterburgskogo universiteta putey soobscheniya. - 2010. - № 3(24). - S. 132-140.

Панков А. Н. О составообразовании на сортировочных станциях / А. Н. Панков, В. А. Кудрявцев, Я. В. Кукушкина и др. // Железнодорожный транспорт. - 2016. - № 3. - С. 45-50.

Pankov A. N. O sostavoobrazovanii na sortirovochnyh stanciyah / A. N. Pankov, V. A. Kudryavcev, Ya. V. Kukushkina i dr. // Zheleznodorozhnyy transport. - 2016. - № 3. - S. 45-50.

Zadeh L. A. Fuzzy Sets / L. A. Zadeh // Information and Control. - 1965. - Vol. 8. - Pp. 338-353.

Dolgopolov P. Optimization of train routes based on neuro-fuzzy modeling and genetic algorithms / P. Dolgopolov, D. Konstantinov, L. Rybalchenko et al. // Procedia Computer Science. - 2019. - Iss. 149. - Pp. 11-18. - DOI: 10.1016/j.procs.2019.01.101.

Milenković M. A fuzzy random model for rail freight car fleet sizing problem / M. Milenković, N. Bojović // Transportation Research Part C: Emerging Technologies. - August 2013. - Vol. 33. - DOI: 10.1016/j.trc.2013.05.003.

Yang L. Railway freight transportation planning with mixed uncertainty of randomness and fuzziness / L. Yang, Z. Gao, K. Li // Applied Soft Computing. - January 2011. - Vol. 11. - Iss.1. - DOI: 10.1016/j.asoc.2009.12.039.

10.

Schneider M. Minimising economic losses due to inefﬁcient rescheduling / M. Schneider, N. Nießen // Journal of Rail Transport Planning & Management. - 2016. - DOI: 10.1016/j.jrtpm.2016.05.002.

11.

Yang Z. Semi-active Control of High-speed Trains Based on Fuzzy PID Control / Z. Yang, J. Zhang, Z. Chen et al. // Procedia Engineering. - 2011. - Iss. 15. - Pp. 521-525. DOI: 10.1016/j.proeng.2011.08.099.

12.

Бадецкий А. П. Использование самонастраивающихся нечетких моделей для принятия решений о корректировке назначений плана формирования поездов / А. П. Бадецкий, О. А. Медведь // Транспорт России: проблемы и перспективы - 2016: материалы международной научно-практической конференции. - СПб.: ИПТРАН, 2016. - С. 221-224.

Badeckiy A. P. Ispol'zovanie samonastraivayuschihsya nechetkih modeley dlya prinyatiya resheniy o korrektirovke naznacheniy plana formirovaniya poezdov / A. P. Badeckiy, O. A. Medved' // Transport Rossii: problemy i perspektivy - 2016: materialy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferencii. - SPb.: IPTRAN, 2016. - S. 221-224.

13.

Осьминин А. Т. Модуль оперативной корректировки назначений плана формирования поездов / А. Т. Осьминин, И. И. Осьминина, А. П. Бадецкий и др. // Интеллектуальные системы управления на железнодорожном транспорте. Компьютерное и математическое моделирование (ИСУЖТ-2016): труды пятой научно-технической конференции. - М.: НИИАС, 2016. - С. 86-89.

Os'minin A. T. Modul' operativnoy korrektirovki naznacheniy plana formirovaniya poezdov / A. T. Os'minin, I. I. Os'minina, A. P. Badeckiy i dr. // Intellektual'nye sistemy upravleniya na zheleznodorozhnom transporte. Komp'yuternoe i matematicheskoe modelirovanie (ISUZhT-2016): trudy pyatoy nauchno-tehnicheskoy konferencii. - M.: NIIAS, 2016. - S. 86-89.

14.

Alekseychik T. The choice of transport for freight and passenger traffic in the region, using econometric and fuzzy modeling / T. Alekseychik, T. Bogachev, V. Bogachev et al. // Procedia Computer Science. - 2017. - Iss. 120. - Pp. 830-834. - DOI: 10.1016/j.procs.2017.11.314.

15.

Ковалев К. Е. Механизм диагностики эксплуатации малоинтенсивных железнодорожных линий на основе нечеткого моделирования / К. Е. Ковалев, А. В. Новичихин, И. Л. Сакович и др. // Автоматика на транспорте. - 2023. - Т. 9. - № 1. - С. 72-86

Kovalev K. E. Mehanizm diagnostiki ekspluatacii malointensivnyh zheleznodorozhnyh liniy na osnove nechetkogo modelirovaniya / K. E. Kovalev, A. V. Novichihin, I. L. Sakovich i dr. // Avtomatika na transporte. - 2023. - T. 9. - № 1. - S. 72-86

16.

Рыбин П. К. Метод оптимизации структуры нейронной сети для задачи планирования подвода поездов к припортовым станциям / П. К. Рыбин, Р. В. Горин // Вестник транспорта Поволжья. - 2017. - № 5. - С. 55-63

Rybin P. K. Metod optimizacii struktury neyronnoy seti dlya zadachi planirovaniya podvoda poezdov k priportovym stanciyam / P. K. Rybin, R. V. Gorin // Vestnik transporta Povolzh'ya. - 2017. - № 5. - S. 55-63

17.

Yugrina O. Specific features of the railway polygon operation with empty car traffic / O. Yugrina, L. Zharikova, A. Bessolitsyn et al. // International Scientific Siberian Transport Forum TransSiberia - 2021. Vol. 2. Lecture Notes in Networks and Systems. - 2022. - Pp. 376-384. - DOI: 10.1007/978-3-030-96383-5_42.

18.

Осьминин А. Т. Увеличение пропускных и провозных способностей за счет повышения эффективности перевозочного процесса и транспортного обслуживания / А. Т. Осьминин // Бюллетень объединенного ученого совета ОАО «РЖД». - 2018. - № 2. - С. 14-31

Os'minin A. T. Uvelichenie propusknyh i provoznyh sposobnostey za schet povysheniya effektivnosti perevozochnogo processa i transportnogo obsluzhivaniya / A. T. Os'minin // Byulleten' ob'edinennogo uchenogo soveta OAO «RZhD». - 2018. - № 2. - S. 14-31

19.

Осьминин А. Т. Реинжиниринг модели управления перевозочным процессом / А. Т. Осьминин // РЖД-Партнер. - 2020. - № 1-2. - С. 46-49.

Os'minin A. T. Reinzhiniring modeli upravleniya perevozochnym processom / A. T. Os'minin // RZhD-Partner. - 2020. - № 1-2. - S. 46-49.

20.

Осьминин А. Т. Совершенствование системы планирования перевозок грузов / А. Т. Осьминин, И. Г. Белозерова // Железнодорожный транспорт. - 2020. - № 3. - С. 17-21.

Os'minin A. T. Sovershenstvovanie sistemy planirovaniya perevozok gruzov / A. T. Os'minin, I. G. Belozerova // Zheleznodorozhnyy transport. - 2020. - № 3. - S. 17-21.

21.

Осьминин А. Т. Организация грузовых перевозок и управление товаропотоками в цепочке создания стоимости / А. Т. Осьминин // Техник транспорта: образование и практика. - 2020. - Т. 1. - № 2. - С. 94-105.

Os'minin A. T. Organizaciya gruzovyh perevozok i upravlenie tovaropotokami v cepochke sozdaniya stoimosti / A. T. Os'minin // Tehnik transporta: obrazovanie i praktika. - 2020. - T. 1. - № 2. - S. 94-105.

22.

Кудрявцев В. А. Учет колебаний вагонопотоков при расчете плана формирования поездов / В. А. Кудрявцев, А. П. Бадецкий // Известия Петербургского университета путей сообщения. - 2012. - № 3. - С. 10-16.

Kudryavcev V. A. Uchet kolebaniy vagonopotokov pri raschete plana formirovaniya poezdov / V. A. Kudryavcev, A. P. Badeckiy // Izvestiya Peterburgskogo universiteta putey soobscheniya. - 2012. - № 3. - S. 10-16.

23.

Badetskii A. P. Improving the Stability of the Train Formation Plan to Uneven Operational Work / A. P. Badetskii, O. A. Medved // Transportation Research Procedia, Novosibirsk, 25-29 мая 2020 года. - Novosibirsk, 2021. - Pp. 559-567. - DOI: 10.1016/j.trpro.2021.02.108.

Badetskii A. P. Improving the Stability of the Train Formation Plan to Uneven Operational Work / A. P. Badetskii, O. A. Medved // Transportation Research Procedia, Novosibirsk, 25-29 maya 2020 goda. - Novosibirsk, 2021. - Pp. 559-567. - DOI: 10.1016/j.trpro.2021.02.108.

24.

Бадецкий А. П. Разработка расчетных вагонопотоков плана формирования поездов с учетом их неравномерности / А. П. Бадецкий // Вестник транспорта Поволжья. - 2013. - № 3. - С. 53-60.

Badeckiy A. P. Razrabotka raschetnyh vagonopotokov plana formirovaniya poezdov s uchetom ih neravnomernosti / A. P. Badeckiy // Vestnik transporta Povolzh'ya. - 2013. - № 3. - S. 53-60.

25.

Инструктивные указания по организации вагонопотоков на железных дорогах ОАО «РЖД». - М., 2007. - 547 с.

Instruktivnye ukazaniya po organizacii vagonopotokov na zheleznyh dorogah OAO «RZhD». - M., 2007. - 547 s.

26.

Бадецкий А. П. Учет переменного характера расчетных нормативов плана формирования поездов с использованием технологий вычислительно интеллекта / А. П. Бадецкий, О. А. Медведь, Я. В. Кукушкина // Бюллетень результатов научных исследований. - 2023. - Вып. 3. - С. 32-45. - DOI: 10.20295/2223-9987-2023-3-32-45

Badeckiy A. P. Uchet peremennogo haraktera raschetnyh normativov plana formirovaniya poezdov s ispol'zovaniem tehnologiy vychislitel'no intellekta / A. P. Badeckiy, O. A. Medved', Ya. V. Kukushkina // Byulleten' rezul'tatov nauchnyh issledovaniy. - 2023. - Vyp. 3. - S. 32-45. - DOI: 10.20295/2223-9987-2023-3-32-45

27.

Бадецкий А. П. Влияние колебаний вагонопотока на параметр накопления / А. П. Бадецкий // Транспорт России: проблемы и перспективы - 2014: материалы международной научно-практической конференции. - СПб., 2014. - С. 191-195.

Badeckiy A. P. Vliyanie kolebaniy vagonopotoka na parametr nakopleniya / A. P. Badeckiy // Transport Rossii: problemy i perspektivy - 2014: materialy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferencii. - SPb., 2014. - S. 191-195.

28.

Котенко А. Г. Определение порогового значения вагонопотока, оптимального в условиях неравномерности / А. Г. Котенко, А. П. Бадецкий, А. С. Бессолицын // Вестник транспорта Поволжья. - 2013. - № 4. - С. 20-27.

Kotenko A. G. Opredelenie porogovogo znacheniya vagonopotoka, optimal'nogo v usloviyah neravnomernosti / A. G. Kotenko, A. P. Badeckiy, A. S. Bessolicyn // Vestnik transporta Povolzh'ya. - 2013. - № 4. - S. 20-27.

29.

Беллман Р. Заде Л. Принятие решений в расплывчатых условиях / Р. Беллман, Л. Заде // Вопросы анализа и процедуры принятия решений. - М.: Мир, 1976. - C. 172-215.

Bellman R. Zade L. Prinyatie resheniy v rasplyvchatyh usloviyah / R. Bellman, L. Zade // Voprosy analiza i procedury prinyatiya resheniy. - M.: Mir, 1976. - C. 172-215.