Функциональное представление транспортного объекта

7.07M

Category:

industry

Основные методы расчета транспортных систем

1.

ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЕТА
ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ
УрГУПС, кафедра УЭР

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ СЛОЖНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ
СИСТЕМ
1. Анализ инфраструктуры системы.
2.Анализ технологии работы системы.
3.Оценка структурно-технологического
взаимодействия.
4.Определение количественных параметров работы.
5.Определение качественных параметров работы.
Без применения специального математического
аппарата решить эти задачи невозможно

3.

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
СЛОЖНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ
Аналитический
Графоаналитический
Теория
массового
обслуживания
Имитационное
моделирование

4.

АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА
Инфраструктура объекта разбивается на части
596р
3,9ч/3,68ч
33
АП
140
IVа
13а
31
32
33
34
35
36
37
38
1,68ч/2,12ч
Локомотивное депо
22
В парки «Б»,
«В», «С»
23
Условные обозначения:
АП
64
Прием и отправление пассажирских поездов
Отправление нечетных транзитных грузовых
поездов
Подача/уборка поездных локомотивов
Отправление четных транзитных грузовых
поездов
Прием четных разборочных грузовых поездов
45,37ч/0ч
4,0ч/4,5ч
Условные обозначения:
Прием и отправление пассажирских поездов
Отправление нечетных транзитных грузовых
поездов
Подача/уборка поездных локомотивов
Прием четных транзитных грузовых поездов
Прием четных разборочных грузовых поездов
2с
3с
4с
5с
6с
7с
8с
9с
10с
11с
12с
13с
14с
15с
16с
Вытягивание разборочных поездов на вытяжку
Расформирование
Изменение веса и длины четных транзитных
поездов
Парк «А»
3,9ч/1,62ч
(17,38ч/5,0ч)
600р
133
Тарская
Парк «Б»
Задержки из-за
перегона
ЛХ
590р
5
8
9
10
28
59
60
61
62
63
Парк «С»
В парк «А»
Парк «В»
34
24 14а
30
Парк «А»
3
I
II
6
Парк «С»
4
Парк «Б»
7,78ч/0ч
Туринская
118
116
114
112
110
Парк «В»
Парк «Д»
I
II
3
I
II
5
8
9
10
13а
31
32
33
34
35
36
37
38
2с
3с
4с
5с
6с
7с
8с
9с
10с
11с
12с
13с
14с
15с
16с
59
60
61
62
63
Задержки из-за
перегона
(11,17/11,28 ч.)
Задержки из-за стр.
19, 23, 25, 29
(10,88/10,87 ч.)
Задержки из-за стр.
3, 5, 37, 61
Задержки из-за стр.
117, 127, 135, 137
(3,05/0,5 ч.)
(4,17/0,95 ч.)
Задержки из-за
путей парка «Б»
(45,37/0 ч.)
Задержки из-за стр.
9, 43, 45
(3,73/5,8 ч.)
Условные обозначения:
Прием нечетных транзитных грузовых поездов
Прием нечетных разборочных грузовых поездов
Отправление четных транзитных грузовых поездов
Отправление четных грузовых поездов своего формирования
Подача/уборка поездных локомотивов
Каждая выделенная часть оценивается независимо
от остальных
4

5.

АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА
При расчете используются типовые формулы:
Неравномерность работы учитывается едиными для ВСЕХ объектов коэффициентами:

6.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ «УЗКИХ МЕСТ» В АНАЛИТИЧЕСКОМ
МЕТОДЕ РАСЧЕТА
«Узким местом» считается наиболее загруженный элемент
Задержки от загрузки элемента зависят линейно

7.

РЕАЛЬНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ МЕЖДУ ЗАГРУЗКОЙ
ЭЛЕМЕНТА И ЗАДЕРЖКАМИ

8.

АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА
Некорректность получаемых результатов по следующим причинам:
1. Невозможно учесть схему путевого развития, которая всегда индивидуальна.
Взаимовлияние элементов схемы, не учитываемое данным методом, может
существенно ухудшить параметры работы ТС.
2. Невозможно учесть взаимовлияние инфраструктуры и технологии транспортного
обслуживания. Вследствие этого могут некорректно определяться «узкие места» ТС.
3. Определение требуемой транспортной инфраструктуры происходит исходя только из
её полезного использования. Не учитывается «непроизводительное» использование
инфраструктуры вследствие взаимовлияния элементов, технологии и
неравномерности.
Расхождение между реальными параметрами работы и рассчитанными
аналитическим методом в зависимости от сложности объекта
достигает 70%

9.

ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА

10.

ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА
Построение и оценка параметров суточного плана-графика на одну
ситуацию.
Можно учесть особенности транспортной инфраструктуры и
технологии.
Все временные параметры задаются средними величинами. Невозможно
отобразить взаимодействие случайных процессов, которое существенно
ограничивает возможности работы ТС.
Разработка и расчет – весьма длительная и трудоемкая процедура.
Расхождение между реальными параметрами работы и
рассчитанными графоаналитическим методом в
зависимости от сложности объекта достигает
от 50 до 100%

11.

ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА
13 вариант
Локом. - 3 Тепляков - 2
Приб. 3 поезда/сутки
Пути для ЦС с прямым
выходом на фронты
погрузки,
Погр. к-ты - 2 бр. / фронт
1 вариант
Локом. - 2 Тепляков - 2
Приб. 2 поезда/сутки
Шихтарник –
Кислота –
5 вариант
2 вариант
Локом. - 3 Тепляков - 2
Приб. 2 поезда/сутки
Погр. к-ты - 2 бр. / фронт
Шихтарник +
Кислота –
Локом. - 3 Тепляков - 2
Приб. 2 поезда/сутки
Шихтарник +
Кислота –
6 вариант
4 вариант
Локом. - 3 Тепляков - 2
Приб. 2 поезда/сутки
Локом. - 3 Тепляков - 2
Приб. 2 поезда/сутки
Паралл. погрузка к-ты
Шихтарник +
Кислота –
Паралл. погрузка к-ты
Погр. к-ты - 2 бр. / фронт
Шихтарник +
Кислота –
19 вариант
Локом. - 10 Тепляков - 2
Приб. 3 поезда/сутки
Выставочный путь д/к-ты
Шихтарник +
Кислота +
Шихтарник +
Кислота +
12 вариант
Локом. - 3 Тепляков - 2
Приб. 3 поезда/сутки
Пути для ЦС с прямым
выходом на фронты
погрузки
Шихтарник +
Кислота +
3 вариант
Локом. - 3 Тепляков - 1
Приб. 2 поезда/сутки
Шихтарник –
Кислота –
14 вариант
16 вариант
Локом. - 4 Тепляков - 2
Приб. 3 поезда/сутки
Локом. - 4 Тепляков - 2
Приб. 3 поезда/сутки
Пути для ЦС с прямым
выходом на фронты погрузки
Пути для ЦС с прям. выходом
Реконструкция ст.Пирит,
Работа ст. Пирит 16 часов
Шихтарник +
Шихтарник +
Кислота +
Кислота –
15 вариант
17 вариант
Локом. - 4 Тепляков - 2
Приб. 3 поезда/сутки
Локом. - 5 Тепляков - 2
Приб. 3 поезда/сутки
Пути для ЦС с прям. выходом
Реконструкция ст.Пирит,
Работа ст. Пирит в 1 смену
Пути для ЦС с прям. выходом
Реконструкция ст.Пирит,
Работа ст. Пирит 16 часов
Шихтарник +
Кислота
–
Шихтарник +
Кислота +
10 вариант
Вследствие
трудоемкости
8
вариант
7 вариант
построения даже одного
варианта плана-графика
выполнить полноценное
18 вариант
9 вариант
11 вариант
исследование ПТС за обозримое
время невозможно
Локом. - 3 Тепляков - 2
Приб. 2 поезда/сутки
Выставочный путь д/к-ты
Шихтарник +
Кислота +
Локом. - 6 Тепляков - 2
Приб. 3 поезда/сутки
Выставочный путь д/к-ты,
Работа ст. Пирит 16 часов
Шихтарник +
Кислота +
Локом. - 3 Тепляков - 2
Приб. 3 поезда/сутки
Выставочный путь д/к-ты
Шихтарник +
Кислота –
Локом. - 4 Тепляков - 2
Приб. 3 поезда/сутки
Выставочный путь д/к-ты
Шихтарник +
Кислота +
Локом. - 3 Тепляков - 2
Приб. 3 поезда/сутки
Выставочный путь д/к-ты
Погр. к-ты - 2 бр. / фронт
Шихтарник +
Кислота +
Локом. - 4 Тепляков - 2
Приб. 3 поезда/сутки
Выставочный путь д/к-ты
Погр. к-ты - 2 бр. / фронт
Шихтарник +
Кислота +

12.

АНАЛИТИЧЕСКИЙ И ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОДЫ
Получили широкое применение по причинам:
1. Не требуют высокой квалификации пользователя.
2. Не требуют знания более сложных математических методов.
3. Не требуют углубленного знания компьютерной техники, которое
зачастую было необходимо для использования других методов.
4. До определенного этапа отсутствовали компьютерные ресурсы, способные
рассчитывать сложные ТС как единое целое.
В результате на практике:
1. Не учитывается взаимовлияние ТС, станции примыкания друг на друга.
2. Не учитывается динамика основного производства и её влияние на работу
ПТС.
3. Не учитываются гибкие технологии в работе ТС.

13.

РЕАЛЬНЫЙ РЕЗУЛЬТАТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
АНАЛИТИЧЕСКОГО И ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКОГО МЕТОДА
После реконструкции или пуска в работу новой ПТС, как правило, происходит:
1. Корректировка схемы путевого развития.
2. Корректировка количества транспортных ресурсов.
3. Корректировка количества погрузочно-выгрузочных механизмов, мощности грузовых
фронтов.
4. Корректировка технологии транспортного обслуживания.
Диапазон изменений может быть достаточно широк, что приводит к
- большим потерям на транспорте и основном производстве;
- неэффективным вложениям в реконструкцию и строительство;
- дополнительным затратам на изменения структуры и технологии работы ТС или
содержание избыточной инфраструктуры;
- потере доверия к математическим методам как средству решения проблем в работе ТС.

14.

ПРИЧИНА НЕКОРРЕКТНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ПРИ
ИСПОЛЬЗОВАНИИ АНАЛИТИЧЕСКОГО И
ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКОГО МЕТОДА
Основная причина некорректных
результатов при использовании
аналитических и графоаналитических
методов – работу сложной промышленнотранспортной системы невозможно
полностью формализовать, представив в
виде набора математических формул и
ограничений.
Выход –
работу сложной ТС можно только воспроизвести, применяя для
исследования и проектирования метод подробного имитационного
моделирования

15.

СРАВНЕНИЕ МЕТОДОВ РАСЧЕТА
Метод расчета
Схема
путевого
развития
Технология
работы
Случайные
процессы
Оперативное
управление
Аналитический метод
нет
да
нет
нет
да
да
нет
да
нет
да
да
нет
да
да
да
да
Графоаналитический
метод
Теория массового
обслуживания
Имитационное
моделирование

16. Функциональное представление транспортного объекта

ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ТРАНСПОРТНОГО
ОБЪЕКТА
МАКРОМОДЕЛИРОВАНИЕ
ГОРЛОВИН
МАКРОМОДЕЛИРОВАНИЕ
ПАРКОВ
МАКРОМОДЕЛИРОВАНИЕ
ПРОЦЕССОВ

17. Макромоделирование горловин

МАКРОМОДЕЛИРОВАНИЕ ГОРЛОВИН
Цель – учесть пропускную способность горловины (без
детализации до стрелок)
Основной параметр горловины – количество возможных
параллельных передвижений
1 – прием пассажирского поезда,
2 – отцепка вагонов для уменьшения веса
нечетного поезда,
3 – уборка поездного локомотива,
4 – следование поездного локомотива в тупик
для смены кабины,
5 – подача поездного локомотива,
6 – окончание формирования,
7 – отправление четного поезда своего
формирования

18. Макромоделирование процессов

МАКРОМОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ
Макрооперация – перемещение части потока во времени
(пространстве и времени) по секторам с использованием каналов
горловина
бригада
S1
S2
S – сектор, имитирующий нахождение части потока в парке
горка

19. Макромоделирование процессов

МАКРОМОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ
Особенности макромоделирования процессов накопления:
появление «готовых» составов зависит от уровня заполнения парка
90
Вероятность
накопления, %
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0 – 70
Количество
вагонов в парке
формирования
Кол-во
операций
70 – 140
Количество
Количество
накопл.
%
составов
вагонов в парке
формирования
140 – 210
Кол-во
операций
210 – 280
Количеств
о накопл.
Количество
%
составов
46
3
0,07
70 – 140
246
45
0,18
140 – 210
33
16
210 – 280
–
–
280 – 350
–
350 – 420
119
10
0,08
70 – 140
166
55
0,33
140 – 210
7
4
0,57
210 – 280
–
–
–
280 – 350
–
–
350 – 420
–
–
вагонов в парке
формирования
0 – 70
0 – 70
280 – 350
Количество вагонов в парке
Кол-во
операций
Количество
накопл.
%
составов
0 – 70
1
0
0
70 – 140
20
4
0,2
0,48
140 – 210
166
62
0,37
–
–
210 – 280
154
93
0,6
–
–
–
280 – 350
20
17
0,85
–
–
–
350 – 420
–
–
–

20. Макромоделирование структуры

МАКРОМОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ
Фрагмент представления путевого развития направления
Называевская – Чепца Свердловской ж.д. в функциональной модели

21. Макромоделирование структуры

МАКРОМОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ
Задание количества одновременных передвижений в горловинах и
функциональной вместимости парков

22.

МАКРОМОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ
Фрагмент представления технологии работы на направлении
Называевская – Чепца Свердловской ж.д. в функциональной модели

23. Макромоделирование технологии

МАКРОМОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ
Моделирование передвижений (на примере макромодели станции
Карымская)

24. Моделирование технологии

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ
Моделирование перемещения вагонов (на примере операций Осмотр и
Расформирование макромодели станции Карымская)