Алгоритм агрегации вагонопотоков между выделенными станциями

Одной из основных составляющих информационного обеспечения задач организации вагонопотоков является постанционная «шахматка» вагонопотоков. Представлено исследование определения расчетных вагонопотоков в целом по сети и для полигонов отдельных дорог. Плановые среднесуточные размеры вагонопотоков получали на основе обработки статистических данных, источником которых являлась дорожная ведомость. Достоверность результатов при этом определялась достоверностью «ручного»- ввода информации. Кроме того, такая информационная база и методы ее обработки не позволяли правильно учитывать вагонопотоки, маршрутизируемые с мест погрузки.

Для определения размеров плановых вагонопотоков производился расчет специальных коэффициентов - эталонов на основе обработки данных статистики о фактических корреспонденциях вагонопотоков прошлого периода между выделенными станциями. Затем, после получения информации на расчетный период размеров погрузки между дорогами, определялся плановый вагонопоток между выделенными для расчета станциями.

Методические решения были включены в общесетевые инструктивные указания. Их практическая реализация представлена в публикации.

В настоящее время данные для формирования шахматки возможно получить из следующих источников:

• информационное хранилище ЕК ИОДВ, ведущееся на основе интегрированной обработки дорожной ведомости (ИОДВ), в котором содержатся архивные агрегированные данные по перевозочным документам;

• информационное хранилище поездной модели, содержащее информацию обо всех операциях с поездами во время движения.

Таким образом, на сегодняшний день имеется возможность получать более достоверную информацию об исполненных вагонопотоках, интегрируя получаемую информацию из информационных хранилищ. Следовательно, появляется возможность производить расчет сетевого плана формирования на реальных расчетных вагонопотоках и приближать его к оптимальному.

Из информационного хранилища ЕК ИОДВ извлекаются значения вагонопотоков как суммарное количество вагонов, курсирующих между всеми станциями, открытыми для грузовых операций (около 8000 станций), а также величины вагонопотоков, передаваемых по внешним стыкам сети Российских железных дорог. Расчет сетевого плана формирования осуществляется для основных сортировочных, участковых и крупных грузовых станций, образующих полигон размерностью порядка 150 станций. В связи с этим возникает необходимость в агрегации исходных вагонопотоков для получения «шахматки» между выделенными для расчета станциями. Эта задача решается в два этапа: на первом этапе станции погрузки вагонов прикрепляются к станциям плана формирования железных дорог России (около 1500 станций), на втором этапе осуществляется окончательная агрегация до станций, включенных в расчет сетевого плана формирования поездов.

Полученные из ЕК ИОДВ вагонопотоки делятся на две группы: распределяемые потоки, для которых рассчитывается план формирования, и нераспределяемые (груженые и порожние маршруты), участвующие в загрузке станций и участков сети. Перед агрегацией из исходных вагонопотоков удаляется нераспределяемая часть.

Процесс агрегации вагонопотоков, полученных из информационного хранилища, производится с использованием интегрированной системы технико-экономических расчетов по организации вагонопотоков СЕТЬ-3, разработанной во ВНИИАС. Эта система предоставляет всю необходимую нормативно-справочную информацию, включающую справочники раздельных пунктов и перегонов сети, участков работы локомотивных бригад, действующего плана формирования поездов и др.

Общая схема рассматриваемого процесса представлена на рис. 1.

В действующей в настоящее время системе организации вагонопотоков задан маршрут для каждой пары станций (i - j), где i входит в перечень станций плана формирования (это примерно 1500 станций из 8000, открытых для грузовой работы), a j - любая станция сети. Таким образом, для ряда станций погрузки (или межгосударственных стыков передачи) не определена первая станция в маршруте по плану формирования. На первом этапе агрегации решаются две задачи:

- определение подмножества станций плана формирования, к которым привязана каждая станция погрузки (множество привязок);

- для каждого вагонопотока выбор конкретной станции привязки из полученного множества и получение новой «шахматки» вагонопотоков.

При решении первой задачи используется понятие транспортного узла. Транспортным узлом в данном случае является группа станций, прикрепленных к станции с наибольшим объемом сортировочной работы, непременно входящая в перечень станций плана формирования («центральная станция узла»). Если в узле несколько станций плана формирования, то такой узел разбивается на подузлы по зонам тяготения, согласно действующей технологии организации местных вагонопотоков.

Алгоритм решения первой задачи состоит в следующем. Рассматривается очередная станция зарождения вагонопотока. Если она является станцией плана формирования, то подмножество привязок состоит из самой этой станции. В противном случае проверяется, входит ли эта станция в узел. Если входит, то она привязывается к центральной станции узла.

Рис. 1. Общая схема агрегации вагонопотоков.

Для станции, которая не входит в узел, реализуется один из следующих вариантов:

- рассматриваемая станция является станцией назначения группы в каком-либо проходящем через нее сквозном или участковом поезде, тогда станция расформирования этого поезда, при условии ее вхождения в перечень станций плана формирования, включается в множество привязок для рассматриваемой станции (рис.2, а);

- осуществляется поиск назначений (кроме сквозных и участковых) в действующем плане формирования, проходящих через рассматриваемую станцию; станции расформирования этих назначений, входящие в перечень станций плана формирования, включаются в множество привязок (рис. 2, б);

- осуществляется поиск участков работы локомотивных бригад, которые проходят через рассматриваемую станцию; если такие участки есть, то их граничные станции включаются в множество привязок, при условии, что эти станции входят в перечень станций плана формирования (рис. 2, в).

Для некоторых станций зарождения вагонопотока после описанной выше процедуры множество привязок может остаться пустым.

Рассмотрим алгоритм решения второй задачи.

Допустим, что (i - j) — исходный рассматриваемый вагонопоток с мощностью Nij, a (I - j) - поток, полученный на данном этапе агрегации. Если станция i - станция плана формирования, то станция I принимается за станцию зарождения потока (I = i), величина которого i- станция зарождения потоков, S1, S2, S3 - станции привязки.

Рис. 2. Варианты формирования множества привязок

Если станция i не является станцией плана формирования, и множество ее привязок не пусто, то для каждой станции привязки р находятся кратчайшие расстояния по сети перегонов от станции i до станции р (R_i-p) и от станции р до станции j (R_p-j)- Таким образом определяется расстояние от станции i до станции j через станцию р по формуле:

В результате выбирается та станция привязки pk, для которой значение R_i-p-j . минимально, и выполняется условие

где R_i-j - кратчайшее расстояние от станции i до станции j.

Если такая станция р_к найдена, то она принимается за станцию зарождения потока (I = p_k), величина которого определяется по формуле (1). В противном случае поток (i - j ) вносится в список потоков для дальнейшего анализа технологом.

Если для рассматриваемой станции i множество привязок пусто, то строится кратчайший маршрут следования по сети перегонов от станции i до станции j (рис.3). На этом маршруте находится первая станция плана формирования s и расстояние до нее от станции i_(Ri-s). Если станция s не является станцией погашения потока, то есть s≠j, и R_i-s меньше заданного порогового значения, то она принимается за станцию зарождения потока (I = s), величина которого определяется по формуле (1). Иначе поток i - j вносится в список потоков для дальнейшего анализа технологом.

В конце первого этапа агрегации технолог проводит анализ списка потоков, для которых не удалось алгоритмически найти станцию привязки. Те потоки из списка, для которых технолог смог указать первую станцию плана формирования, добавляются в базу агрегированных потоков. Остальные потоки относятся к нераспределяемым.

Если станция привязки I для потока (i - j) найдена и она не совпадает с i, то этот поток на пути следования от i до I попадает в категорию нераспределяемых потоков, участвуя в загрузке соответствующих участков сети.

Рис. 3. Схема взаимного расположения станции погрузки и станций привязки

На втором этапе формируется "шахматка" вагонопотоков между станциями, включенными в расчет сетевого плана формирования (выделенный полигон). На первом этапе агрегации были получены вагонопотоки, зарождающиеся на станциях плана формирования сети железных дорог России. Для каждого полученного на предыдущем этапе потока (I - j) с мощностью N,. производится поиск станций агрегации X, Y, входящих в расчетный полигон. Для этого строится путь следования по плану формирования от I до j

где C_k - станция переработки. На этом пути следования находятся первая и последняя станции, входящие в выделенный полигон. Первая такая станция запоминается в качестве станции зарождения потока X, а последняя - в качестве станции погашения потока Y. В результате поиска можно получить один из следующих вариантов:

- не нашлось ни одной станции выделенного полигона на всем пути Р_ij следования вагонопотока по плану формирования (рис. 4,а); вагонопоток относится к нераспределяемым;

- нашлась только одна станция выделенного полигона X (рис. 4,6); вагонопоток заносится в список окончательно агрегированных вагонопотоков как поток (X - X) - "поток на себя";

- нашлось две станции выделенного полигона X и Y (рис. 4,в); вагонопоток заносится в список окончательно агрегированных вагонопотоков как поток (X - Y).

Однако необходимо учесть, что среди станций выделенного полигона имеются двусторонние сортировочные станции. Поэтому формирование агрегированных потоков осуществляется с учетом сортировочной системы. Если станция X двусторонняя и не совпадает со станцией I, то вагонопоток прикрепляется к той системе, в которую входит назначение в X на пути потока P_ij по плану формирования, иначе вагонопоток прикрепляется к той системе, из которой выходит назначение из X. Аналогично для станции Y: если Y не совпадает с j, то выбирается система по выходящему из Y назначению на пути Р_ij иначе - по входящему в Y назначению.

Если станции X и/или Y не совпадают со станциями I и/или j соответственно, то рассматриваемый поток на пути от I до X и/или от Y до j попадает в категорию нераспределяемых потоков, участвуя в загрузке соответствующих участков сети.

Описанный алгоритм был реализован для агрегации 900000 вагонопотоков до выделенных 136 сортировочных систем. Полученные вагонопотоки использовались при расчете сетевого плана формирования одногруппных поездов.

Разработанный алгоритм позволяет получить "шахматку" вагонопотоков для любого выделенного полигона, при этом учесть загрузки элементов сети нераспределяемым потоком. Таким образом существенно повышается достоверность и качество решения задач организации вагонопотоков.

Рис. 4. Варианты прикрепления вагонопотока к станциям выделенного полигона