А В Т О Р Е Ф Е Р А Т

Н А

Д И С Е Р Т А Ц И О Н Е Н Т Р У Д

за присъждане на ОНС „Доктор“

НА ТЕМА:

ИЗБИРАНЕ НА ЦЕЛЕСЪОБРАЗНА СТРУКТУРА И ОСНОВНИ ЕКСПЛОАТАЦИОННИ ПАРАМЕТРИ НА

ЛОКОМОТИВНИЯ ПАРК

маг.инж. Златин Здравков Трендафилов

Научен ръководител: проф. д-р инж. Тошо Трифонов Качаунов

 

РЕЦЕНЗЕНТИ:

доц. д-р инж. Тодор Константинов Размов доц. д-р инж. Светла Димитрова Стоилова

 

 

Област на висшето образование: 5. „Технически науки”

Професионално направление: 5.5. „Транспорт, корабоплаване и авиация”

Научна специалност: 02.14.05. Управление и експлоатация на железопътния транспорт.

София 2014 

Дисертационният труд е обсъден и насочен за защита от разширен катедрен съвет на катедра „Тевхнология,организация и управление на транспорта” при факултет „Транспортен менижмънт” на ВТУ „Тодор Каблешков” – София, състоял се на 15.09.2014г. Дисертантът работи като главен асистент в катедра „ТОУТ”. Дисертационният труд се състои от въведение, изложение в шест глави. Съдържа 118 страници, 152 броя цитирани литературни източници 27 фигури и 12 таблици. Към дисертационния труд е подвързано отделно приложение в две части. Първата част съдържа изследване на стохастичните фактори влиаещи върху превозния процес (Глава III, т.1 и т.2). Втората част представя програмния код на симулационния мудел и получените резултати от използването му (Глава V, т.1, т.2 и т.3). Тема на дисертационен труд за присъждане на ОНС „Доктор”: ИЗБИРАНЕ НА ЦЕЛЕСЪОБРАЗНА СТРУКТУРА И ОСНОВНИ ЕКСПЛОАТАЦИОННИ ПАРАМЕТРИ НА ЛОКОМОТИВНИЯ ПАРК автор: маг. инж. Златин Здравков Трендафилов Защитата на дисертационния труд ще се състои на ........2014 г. от …….. в зала 5103 Област на висшето образование: 5. “Технически науки” Професионално направление: 5.5.“Транспорт, корабоплаване и авиация” Научна специалност: 02.14.05. Управление и експлоатация на железопътния транспорт. Печатна база на ВТУ „Тодор Каблешков” – София Тираж 45 октомври 2014 г.

ABSTRACT

The dissertation presents complex methods to determine the feasible structure of locomotive fleet of respective performance measures. A study on the irregularity of train traffic daily pattern has been made and the connections between the real traffic and the planned one have been determined. Using statistical analysis, the probable parameters related to train delays have been established. A new approach to consider the influence of stochastic factors on the process of train scheduling is presented.

A method of scheduling by a given object function of optimization and possibility to consider the features and limitations of processes is proposed. On the purpose of dissertation, a simulation model to optimize the number of locomotives necessary to serve train traffic is developed. The software, which is specially-developed to apply the model of train scheduling, is a main tool to implement simulation. A planned experiment and simulation of operation in the rolling stock depot in Plovdiv are described. The optimal number of locomotives both in operation and reserve is determined. The traction service and structure of locomotives in the sheds within this railway section are analyzed. The information acquired is summarized and sample locomotive schedules are determined. Analytical dependencies between the number of locomotives, delays and cancelled trains are worked out. Recommendations of development and using are also suggested.

Забележка. Използваните номераци на формули, таблици и фигури се запазват като при разработената дисертационна работа.

Въведение При единното управление на Железопътния транспорт, проблемът за определяне на

оптималната структура и параметри на локомотивния парк е свързан с плановете за развитие на управляващия единен субект. След приемане на Европейската политика в областта на железопътния транспорт и отделянето на инфраструктура и превозвачи като търговски дружества се създадоха условия за конкуренция и свободното предоставяне на услуги между различни оператори. В тази среда решението за оптимално използване на ресурсите е задача на всеки отделен оператор в зависимост от товарите който обслужва, лицензът който притежава и конкретния График за движение. В този аспект оптималната структура е свързана най-вече с определянето на необходимия брой локомотиви за осигуряване на надеждни превози съобразно конкретния потенциал на транспортния оператор. В настоящия момент, определянето на необходимия брой локомотиви за работа в железопътната мрежа се разглежда като сбор от частни задачи за намирането на локомотивен парк при локомотивните депа за различните железопътни оператори в отделни железопътни полигони. Броят на локомотивите зависи от редица фактори, които най-общо могат да бъдат

класифицирани като: основни (системни) и допълнителни (стохастични). Основните са свързани с приетия начин на работа в железопътния транспорт и в

частност на локомотивните стопанства. Те отразяват концепцията за движение на съставите. Изборът на обвръзка на влаковете с тягов подвижен състав по време - в определение от Графика за движение час или обвързване при достигане на нормата на тегло на даден влак – без да се отчитат заложените в Графика за движение времена съществено влияе върху броя на влаковете и използвания тягов подвижен състав. Към основните фактори спадат и локализацията на локомотивните депа в железопътната мрежа. Те са свързани с определяне на тяговите рамена в зависимост от техническата поддръжка на локомотивите и възможността за замяна на локомотивните бригади. Като основни фактори могат да се приемат и тези които са свързани с характера на железопътната мрежа, характеристики на пътя - наклони, допустими скорости, разстояния и други. Допълнителните са свързани преди всичко с неравномерностите на движение на

влаковете и появата на откази от движение свързани с техническото състояние на тяговия подвижен състав (и влаковете). Неравномерностите на превозите са темпорални фактори и се изразяват в честотата (седмична, месечна) на движение на всички категории влакове, отклоненията от заложените в Графика за движение часове за заминаване на съставите, както и в разликите от предвидените времепътувания в участъците. Част от тези неравномерности са свързани с появата на откази или аварии на подвижния състав, които водят до закъснения или значителни промени в движението на влаковете. От друга страна честотата на поява на влакове в зависимост от предвидените (заложените) в Графика влакове се дължи до голяма степен на конкретната конюнктура на пазара на товари. Отчитане на тези а и други фактори при определянето на необходимия (оптималния)

брой локомотиви за работа е възможно, ако се създаде общ модел определящ взаимовръзката между локомотивния парк и факторите определящи тези процеси.

Актуалноста на проблема е свързана с необходимостта от изменение в организацията на работа при железопътните превозвачи поради настъпилите промени в организацията, управлението и структурата на железопътните превози. В частност проблема с експлоатацията на локомотивите и определяне на инвентарния локомотивен парк, според нас се явява приоритетен за определяне. Решаването на този проблем ще позволи устойчиво планиране, ефективно оперативно

управление, осигуряващо оптимален размер на използваните ресурси (локомотиви и локомотивни бригади). Надежност и устойчивост на цялостния превозния процес. Адекватното планиране работата в локомотивния парк, с цел определяне на необходимия брой локомотиви за експлоатация в дългосрочен период и оптимизиране на броя резервни локомотиви ще доведе до намаляване разходите за локомотивно стопанство, без това да се отрази на качеството на предлаганата работа и дори да доведе до подобряването и. Очаква се и подобряване на пазарната конкурентост на железниците в това число повишаване техническата скорост и процент на спазване на графика за движение на влаковете (ГДВ). Предлаганата методика с разработения модел и приложения към него, могат да послужат и като помощно средство за оперативното и диспечерско управление, както и за планиране работата в конкретните локомотивни депа.

I.Анализ на използваните методи за решаването на посочените проблеми. 1.Обзорен анализ на Железопътния транспорт у нас. 1.1.Анализ на превозите в настоящия момент. Функционирането на железопътния транспорт у нас се обуславя от няколко основни

фактора. Единия е свързан с институционално разделяне през 2002г. на Национална компания „Железопътна инфраструктура” и лицензирани железопътни превозвачи. Втория фактор е свързан с положението в българската икономика. Продължаващото забавяне в растежа на икономиката се отразява неминуемо върху характера и структурата на отрасъла транспорт в България. Третия фактор е свързан с задлъжнялостта на националния железопътен превозвач. Този факт обуславя възможностите за инвестиции касаещи и тяговия подвижен състав. Състоянието на железопътния транспорт в страната се характеризира с непрекъснат

спад на превозите [111, 85]. Това се дължи на бавното възстановяване на българската икономика, както и на значителното увеличаване участието на автомобилния транспорт както на вътрешния, така и на международния транспортен пазар. Влошени параметри на предлаганите транспортни услуги (време за доставка, разписания, комфорт при пътуване и пр.), също допринасят за това положение. Инвестициите свързани с закупуване на нов тягов подвижен състав са значителни и

това оказва влияние начина на експлоатация на локомотивите. Задлъжнялостта на БДЖ и намеления обем на работа не предполагат закупуване на нови локомотиви. В плановете за развитие на БДЖ в близките 5 години се включват само ремонти без подмяната на тягов състав. Експлоатацията на значително остарели локомотиви изисква поддържането на значителен резерв за осигуряване на движението поради по-

голямата вероятност за откази. Останалите железопътни превозвачи също използват остарял тягов подвижен състав. Разчита се, че след преминаване на заводски ремонт, тези локомотиви ще имат значителен ресурс и висока експлоатационна надеждност. Въпреки това специалистите очакват проблеми с окомплектовка и резервни части, примерно набавяне на дискови колела след пределно износване, което от своя страна може да предизвика дълги ремонтни престои и използването на по-голям брой локомотиви в експлоатация.

1.2 Перспективи. Въпреки общата негативна оценка за състоянието на железопътните превози се счита,

че обемът на превозите ще се запази в това съотношение, като в някой анализи се предполага и минимално повишаване на ръста на превози извършвани с железопътен транспорт [113,69]. Прогнозира се движение нагоре в обемите при железопътния транспорт, като към 2016 г. се очаква той да достигне обема на превозната дейност от 2008 година, след това да ускори темповете, за сметка на автомобилния транспорт. При хипотеза за запазване на обемите и структурата на превози на моментното равнище, както и промяната на превозните разстояния се изисква нов подход при планирането на железопътните превози. Динамиката на предлаганите товари и конкурентната среда налага да може да се обединяват, съкращават или назначават влакове в оперативен план с оглед на по-ефективното и удовлетворяващо транспортно обслужване на населението, регионите и крайните клиенти. Локомотивните стопанства трябва да могат да осигурят адекватна поддръжка на промените в планираното движение с цел оптимално използване на наличния тягов състав. Възможност за организиране на движение по дълги тягови рамена за транзитните потоци. Поддържането и на значително къси тягови рамена за обезпечаване на клиенти опериращи само в националната ни мрежа. Съсредоточаване на ремонтната дейност с цел по ефективно техническо обслужване на локомотивите.

2.Анализ на локомотивното стопанство у нас. Отчита се, че състоянието на подвижния състав в железопътния транспорт е на

незадоволително ниво. През последните 3-4 години ремонта на локомотивите е изостанал значително. Планира се да инвестира предимно в ремонт на локомотиви. Локомотивния парк в някои от най-големите превозвачи–БДЖ, БЖК и Булмаркет е на възраст над 25 г. Общо е мнението, че остарелия локомотивен парк се нуждае от подмяна и е необходима и промяна в организацията на работа в локомотивните стопанства [10, 47, 56, 63].

3. Методи за определяне на броя на локомотивите в локомотивните стопанства. Направения обзор на литературните източници оценката и класификацията на

използваните методи може да се обобщи и представи чрез таблица 4. От разгледаните литературни източници и представените подходи за решаване на

поставените проблеми могат да се направят няколко основни извода: Използваните подходи за определяне броят на локомотивите в експлоатация и резерв

в локомотивните стопанства имат редица недостатъци свързани с използването на множество коригиращи коефициенти и липсата на достатъчна достоверна статистическа информация, за определянето им. Въпреки, че в някой от модели се използва вероятностни характеристики свързани с техническата надеждност, няма предложен подход които отчита и експлоатационната надеждност.

Таблица 4 Методи за определяне на локомотивния парк, обобщена класификация По начина на определяне на локомотивния парк

По вида на критерия използван за определяне на локомотивния парк

Дали отчита стохастичния характер на влияещите процеси

Аналитичен -за жп.участък; -по участък на обръщане

(тягови рамена); -чрез коефициенти (на запас,

ремонтнопригодност и пр.); -ср.ден.пробег; -ден.загуби на вл.часове; -ср.ден.производителност; -мин.годишни приведени

разходи; -TМО. Графичен -по оборотна ведомост; -график на оборота. Оптимизиране чрез

използване нa ЕИМ -линейно оптимиране

(VLSN); -маршрутизация на

локомотивите (LRP); -задача за назначенията (ТГ); -спец.софт.разработки-Ecler,

QantiQ, Comreco.

Време -чрез коефициенти (на запас,

ремонтнопригодност и пр.); -ден.загуби на вл.часове; -маршрутизация на

локомотивите (LRP); -задача за назначенията (ТГ). Пробег -ср.ден.пробег; -оборотни ведомости. Производителност -за жп.участък; -ср.ден.производителност. Парични разходи -чрез ТМО; -мин.годишни приведени

разходи; -мин.разходи за гориво.

Детерминирани /използване на твърди ГДВ/

-за жп.участък; -по участък на обръщане

(тягови рамена); -чрез коефициенти (на запас,

ремонтнопригодност и пр.); -ср.ден.пробег; -ден.загуби на вл.часове; -ср.ден.производителност; -мин.годишни приведени

разходи; -по оборотна ведомост; -график на оборота; задача за назначенията (ТГ); -линейно оптимиране

(VLSN); Вероятностни и частично

детерминирани /използване на променливи величини /

-чрез ТМО; -маршрутизация на

локомотивите (LRP);

Отпадането на влакове от приетия График за Движение или тяхното движение извън разписанието (закъснения), както и значителните неравномерности остават недооценени в предложените методики. Сложния стохастичен характер на величини свързани с движението, налага разглеждането на целия процес с отчитане на различни вероятности и състояния на разгледаните елементи в цялостната система за осигуряване на движението с локомотиви. Отчитането на техническото състояние на подвижния състав е необходимо както за определяне на действителния брой локомотиви за работа, така и за определянето на резервите. Съвременните тенденции за използване на сложни Оптимизационни модели с усложнени критериални уравнения, не винаги могат да се приложат поради невъзможност от определяне на някой от ценовите коефициенти участващи в предлаганите зависимости. Поставените цели пред реализацията на тези модели обикновено се свързва и с задачи от оперативното управление на движението, което допълнително усложнява и оскъпява представените решения. За теоретични разработки е необходимо значително опростяване на предлаганите модели. Възможността за достоверното определяне на наблюдаваните величини е от особена важност за адекватността и точността на модела. Трябва да се отбележи, че в почти всички оптимизационни модели се използват теоретични подходи от Теорията на Графите. Използване на потоковите алгоритми се оказва удачен начин за представяне на процесите и връзките в транспорта. Умелото представяне чрез Графови структури дава възможност за използването на потокови алгоритми, които дават решения и при значително големи структури, такива каквито биха се реализирали при седмично разписание на движението.

4.Анализ и оценка на съществуващите у нас практики за определяне на

локомотивния парк. В настоящият момент определянето на необходимия брои локомотиви за работа в

железопътната мрежа се разглежда като сбор от частни задачи за намирането на локомотивния парк при локомотивните депа в различните железопътни оператори. В тази задача интерес представлява определянето на експлоатационния парк от

локомотиви при депата. Това са всички локомотиви който са в работа, под технически операции, технически преглед (в норма престой) и тези който очакват работа. Не експлоатирания парк локомотиви към депата, зависи преди всичко от

организацията на ремонтите както и от някой други условия, не свързани пряко с експлоатационната дейност, поставени от ведомства като Министерство на Отбраната и Министерство на Транспорта. Разработването на Типов график за оборота на локомотивите и МВ става след

изготвянето и утвърждаването на Графика за движение на влаковете. В отделите Експлоатация на локомотивните депа, се разработват нови Типове графици за оборота на локомотивите и Графици за работното време с помощта на старите разработени такива и отчетната информация за изминали периоди. Броят на необходимите за работа локомотиви се определя за всяка смяна в сечението на Типовия график за оборота на локомотивите. Така определен броят на локомотивите за работа в депата зависи особено от обвръзката на влаковете. Въпреки доброто експертно ниво на специалистите които изготвят Типове графици за оборота на локомотивите, промяната нa обвръзката при промени в движението, не винаги е удачна. Промените в движението са свързани не само с отменянето или назначаването на редовни влакове но и с почти ежедневни промени в ГДВ произтичащи от разрешаването на “прозорци” за работа по жп.линии, назначаването на специални или служебни влакове, както и определянето на помощна тяга за определени влакове. Тези фактори способстват за промяна на времепътуванията, което нарушава и

приетата обвръзка. С казаното до тук може да се обясни и увеличаването на изолирания пробег на локомотивите, и времето в престои за очакване на обвръзка - един от най-сериозните проблеми при експлоатацията на локомотиви. Определянето на необходимия брой резервни локомотиви в депата се извършва чрез

експертна оценка на базата на ежедневните телеграми за предстоящата работа, предишни резултати, и анализ върху техническото състояние на подвижния състав. През последните 7-8 години значителния спад в обемите на превозите не постави въпроса за недостиг на локомотиви в работа. Трябва да се отбележи, че използваната статистическа информация при планиране

работата на депата не е особено коректна по отношение на експлоатационната дейност. Дори да се приеме, че изготвените типове графици и прилаганата обвръзка на

влаковете с локомотиви са оптимални, получените резултати имат средни значения. В железопътната мрежа, където има изразени колебания в размера на движението на влаковете, средните интервали между влаковете и други параметри оказващи въздействие на показателите за използването на локомотивите, необходимия брой локомотиви за работа се разграничава от планирания [38]. Определянето на броя на използваните локомотиви за работа в частните превозвачи е

сходен като този в БДЖ ЕОД. Поради значително намаления товарооборот и относителната специализация и прикрепване на определени превозвачи към отделен товародател, изготвените Типови Графици за Оборота на Локомотивите служат повече за ориентировъчни разчети на локомотивното движение. Графиците и обвръзката се

реализира на базата на сключените договори и обикновено са свързани с конкретна релация. Въпреки това се налага многократно откоригиране или промени на изготвените графици и план за работа с цел намаляване на престоите на превозните средства и изолираното движение. Поддържането на определен брой локомотиви в частните превозвачи обикновено е продиктувано от определени финансови възможности или цели, отколкото от необходимост от брой резервни локомотиви.

5. Основни изводи от анализа на разгледаните литературни източници и на съществуващите у нас практики за определяне на необходимия брой локомотиви в експлоатация. От направения обзор можем да направим няколко основни извода с насоки за

реализирането на обобщен модел за определянето на необходимия брои локомотиви за работа и локомотивите в депо. У нас в момента не съществува работещ цялостен модел (подход) за определяне на

експлоатационния брой локомотив. Необходимо е разработването на такъв с отчитане на реалните експлоатационни особености на разглеждан конкретен железопътен участък с възможност за прилагането му и за други участъци от железопътната мрежа; - В някой от разглежданите подходи се разглежда техническата надеждност, като се взема предвид вероятността за отказ при локомотивите. Необходимо е в разработвания модел този подход да се доразвие като се отчита вероятността за отказ свързана с реалното движение на локомотивите. Трябва се има в предвид отказите на локомотивите в работоспособно състояние (по време на движение), както и отказите в другите състояния - очакване на връзка, ремонт. Да се отчитат действителните престои на влаковете свързани с ремонти или повреди по време на движение, както и престоите свързани осигуряване на движението поради промени в ГДВ или фактически спирания на движението свързано с безопасността. Да се определи действителната техническа и експлоатационна надеждност характерна за дадените железопътни участъци с конкретните параметри на движение; - В предложените модели ГДВ се приема детерминиран. Отпадането или назначаването на влакове частично се отчита с помощта на коригиращи коефициенти, чийто определяне е твърде неточно с което значително се намалява чувствителността на моделите. За адекватното отчитане на неравномерностите във влаковото движение е нужно да се определи характера и причините на промените в движението, с помощта на теорията на вероятностите да се определят закономерностите който определят тези случайни събития; - Приемане на влаковото движение за постоянно през дните от седмицата не отчита дори неравномерностите заложени и ГДВ. За разработване на модел отчиташ реалното движение е необходимо разписанието на движението на влаковете да се разглежда в седмичен период, като се отчитат и вероятността за появяването на планираните влакове. - Представените литературни източници разглеждат въпроса с определяне на резервния локомотивен парк като процент от локомотивите в експлоатация. Ако се приеме, че има известен брой локомотиви в резерв по изисквания свързани с националната отбрана, както и някой други експертни съображения, то поддържането на локомотиви в резерв е от особена важност свързана най-вече с експлоатационната надеждност. За определянето на този брой локомотив е необходимо да се разглеждат неравномерностите в движението, както и вероятностите за откази. Симулирането на движението с характеристики които са близки до реалните, ще определи границите в които ще варират броя локомотиви за работа. Дефинирането на критерий свързан с

експлоатационната надеждност ще позволи да се приемат конкретни стойности за тези локомотиви;

- В почти всички разгледани модели целевите функции са сложно съставни и представляват остойностени времевите периоди от експлоатацията на локомотивите в дадените локомотивни стопанства. Това значително усложнява моделите, като ги прави трудни за дефиниране и сложни за решаване. Необходимо е опростяване на използваните модели например дефиниране на по обобщен критерии (времена) както и представянето и отчитането на критерия чрез методите на имитационното моделиране за постигане на по голяма адекватност на представения модел; - В повечето от използваните методики, показателите свързани с работата в локомотивните стопанства се изчисляват аналитично на базата на приети параметри. Те са и съставни в някои от използваните методики. Нужно е показателите да се отчитат конкретно при вариантните решения, като и да служат като критерии за избор. От направеното обобщение се вижда, че е необходимо разработването на модел

отчиташ стохастичните характеристики на наблюдаваните явления, използващ стимулационни подходи при оптимизирането с помощта ЕИМ. . Цел и задачи на дисертационната работа. Последователност. 1.Цели на дисертационната работа. За поставената задача свързана с определяне на броя локомотиви, който да

осигуряват устойчиво движение с достатъчна експлоатационна надеждност и отчитане въздействието на случайните параметри е необходимо да се определи основния експлоатационен парк плюс резервен парк локомотиви за покриване на реалните случайни въздействия с оглед осигуряване на движението в определени параметри. От направения анализ на реалната ситуация на движението на влаковете и обслужването им с локомотиви и намерените теоретични разработки, можем да дефинираме целта на представената разработка. Целта на настоящата работа е избиране на целесъобразна структура на

локомотивния парк и основните му експлоатационни параметри, чрез оптимизация на броя локомотиви нужни за обслужване на влаковото движение по железопътни участъци, като се отчете влиянието на фактори със стохастичен характер. За реализирането на така поставената цел е необходимо да се спазва обща

последователност от анализи и действия, които могат да се формулират методически по следния начин:

- Определяне на входните параметри и ограничения на разгледаната система; - Идентификация на факторите със стохастичен характер, влияещи върху процеса на осигуряване на движението с тягов състав;

- Определяне влиянието на стохастичните фактори; - Избор и разработване на метод за обвръзка на влакове с локомотиви по определен критерий за оптимизация и с възможност за отчитане на особеностите, ограниченията и стохастичния характер на процесите;

- Разработване на симулационен модел за определяне на оптималния брой локомотиви нужни за обслужване на влаковото движение;

- Планиране на експеримент със симулационния модел за определяне на търсените основни показатели.

Обекта на изследване, при така дефинираните цели са железопътните участъци и предварително прикрепените депа към тях. Определянето на дължината на тяговите рамена, респективно на участъците, както и локализирането на депата зависят от множество фактори. Те се свързват преди всичко с икономически, географски,

нормативни и други условия и не са предмет на разглеждане в настоящата разработка. Приетите участъци и разположението на депата при различните оператори се свързват с конкретната пазарна конюнктура и са израз на възприетите нормативно организационни ограничения. Като предмет на разработката се приема оптимизацията на експлоатационния локомотивен парк, като се отчитат множество фактори свързани с работата на локомотивите.

Структурата на локомотивния парк най-вече трябва да се свързва с локацията на определен брой локомотиви в депата на разглеждани участък, като приоритетно определян параметър се явява броят на локомотивите в резерв. Като основен инструмент за решаването на поставената цел е разработването на

симулационен модел, които да определи оптималния брой локомотиви нужни за обслужване на влаковото движение в разглеждан полигон. Този модел, в общия си вид, трябва да използва променливи входни данни и прилагайки методика за обвръзка на влаковите състави с локомотивите, да определи оптималния размер на тяговия състав за осигуряване на движението в железопътния транспорт, като се отчита стохастичния характер на множеството фактори влияещи на транспортните процеси. При оразмеряването на локомотивен парк при депата от особено значение е

определянето на оптималния брой резервни локомотиви. Резервните локомотиви заменят локомотивите получили отказ в експлоатация или тези който се задържат извънредно в планов ремонт. Те трябва да покриват и експлоатационната неравномерност на товаропотока и пътническите влакове. Липсата на резервни локомотиви предизвиква принудителни престои на влаковете, поддържането на голям брой резервни локомотиви е икономически неоправдано.

2.Задачи на дисертационна работа При така дефинирана цел, могат да се формулират следните основни задачи за

решаване: Създаване на комплексна методика за определяне на целесъобразната структура

на локомотивния парк със съответните експлоатационни показатели. С помощта на тази методика трябва да бъде установявано необходимия брой

локомотиви в локомотивния парк чрез опростен избран критерий, които зависи от реализираната обвръзка (оптимална) и стохастичните фактори влияещи върху превозния процес. Използвайки методологичния апарат на Теорията на Графите и техники от Имитационното моделиране да се създаде възможност за отчитане на връзките между определени (изследвани) параметри - неравномерности, престой както, откази и други и локомотивния парк в депата необходим за реализиране на пълното седмично движение на влакове съгласно приетото разписание заложено в График за движение. Идентифициране и определяне на факторите със стохастичен характер.

Необходимо е да се проучи действителна неравномерност на движението на влаковете, като се съберат и анализират достатъчно голям брой данни за планираното движението на влаковете и оперативното управление на превозите в даден (разглеждан) железопътен участък. В предложената методика и в частност в разработения модел чрез определен алгоритъм да се отчита седмична неравномерност, назначаване или отменяне на влакове чрез определените характеристики на тези случайни явления. Анализиране на отказите на локомотивите по време на движение и тяхната

продължителност. Необходимо е проучване на вероятностите за възникване на отказите. Да се разработи алгоритмичен подход чрез който да се имитира движението с отчитането на вероятностните състояния на влаковете заложени в ГДВ.

Разработка на модел за обвръзка на влаковете с локомотиви. Създаване на адекватно алгоритмично описание и методика за създаването на

цялостен модел описващ работата в разглеждан железопътен участък с отчитане на разгледани вероятностни явления. Разработване на подходящо програмно приложение изпълняващо предложения модел. Програмната разработка да гарантира реализирането на дефинираха задача за оптимално разпределение на тяговия състав при зададен критерий, като се използват алгоритми от Теорията на Графите. Приложението трябва осигурява възможност за множество реализации при промяна на входните параметри с възможност на генериране на случайните въздействащи фактори. Да притежава подходящ режим за изход на получавана информация, с възможност за следене на наблюдавания критерий и отчитаните параметри - брой локомотиви в експлоатация и в депо, оборот, престой и движение. Планиране на експериментите и реализация на модела и методиката. Определянето на оптималния брой локомотиви за работа и локомотивите в резерв.

Препоръки за развитие и използване. Определяне на зависимости между броят използвани локомотиви и закъсненията. Анализ на тяговото обслужване. Предлагания модел може да послужи като помощно средство за оперативното и диспечерско управление, както и за планиране работата в конкретните локомотивни депа за определяне на необходимия брой локомотиви за експлоатация в дългосрочен период, оптимизиране на броя резервни локомотиви и намаляване разходите за локомотивно стопанство. Глава III. Анализ на вероятностните параметри свързани с движението.

Експлоатационна надеждност. Неравномерност на превозите. За реализиране на модел, чрез който може да се анализира реалната работата на

локомотивите в железопътен участък с достатъчна точност, е необходимо да се отразят реалистично множество фактори свързани с влаковото движение. Част от тях са динамични и могат да се изразят с условия които изграждат самия модел (графова структура) в течение на времето. Например отчитането на седмичното разписание на движението. Други особености са стохастични и това налага изследването на случайните компоненти, който влияят върху цялостния превозен процес. При симулиране на движението приемаме, че съществуват два параметъра който оказват съществено влияние върху цялостния превозен процес. Единия е свързан с възможността за отпадане на влак от планираните в Графика за Движение на Влаковете (ГДВ) или назначаването на извънреден такъв. Вторият касае промяната във времето за движение спрямо предварително заложенато в ГДВ. Върху времепътуването оказват влияние редица фактори, който са свързани с надеждността на превозния процес. Приема се че тези причини имат комплексен характер може условно да се разделят на две [36,37,43]:

- надеждност на техническите устройства; - експлоатационна надеждност (надеждност на превозите). 1.Анализ на влаковото движение. Неравномерности. Организацията на работата в локомотивното стопанство е пряко свързана с

неравномерностите на превозите. В настоящия момент планираната предварително работа значително се различава от реализираната. Обща е тенденцията за намаляване на количеството превози. Голяма част от товарните влакове се отменят от ГДВ, а друга част се движат факултативно. Това е свързано както с характера на

вагонопотоците, така и с ремонтната дейност по железния път. Тези особености оказват влияние върху планираната обвръзката на локомотивите, като се нарушават “Типовете графици за оборота на локомотивите”(ТГОЛ), което може да доведе до неефективното използване на локомотивите, увеличаване на изолираните пробези и броя заети машини за реализация на превозите. Голямата експлоатационна неравномерност не може да бъде отчетена адекватно чрез използваните коефициенти на неравномерност. Процента на неспазване на ГДВ е твърде голям. Необходимо е да се проучи действителна неравномерност на движението на влаковете. За целта са събрани и анализиран данни за планираното движението на влаковете и оперативното управление на превозите в даден (разглеждан) железопътен участък. За да се изследва неравномерността на влаковото движение по ЖП мрежа е направена извадка от движението по 3 та линия: София - Столник - Дъбово - Карнобат през периода 01.10.2012-31.12.2012 година. Разгледани са товарни и пътнически влакове обслужвани с магистрални локомотиви. Влаковете които са включени в анализа са за един превозвач, в случая БДЖ и представляват 53 влака дневно заложени в ГДВ. Броят на влаковете на другите превозвачи са относително малко на брой. От представените резултати можем условно да разделим движещите се влакове в три групи. Първата група - Iгр, съставя „ядрото” на движението в участъка. Това са около 65% от влаковете включени в ГДВ, който се движат всеки ден (през почти всички дни от месеца 27-30 дни). Втората група - IIгр, включва влакове който се движат приблизително1/3 от дните на месеца (25-18 дни). В конкретния участък това са близо 27% от влаковете. Третата група - IIIгр, са всички останали влакове. Това движение най-често е свързано със заложените изолирани локомотиви и локално движение в участъка. В случая това са 8% от влаковете в участъка. Приложение 1.

Неравномерности на влаково движение и вероятносттие за движение

Фиг.5 Вероятността влак от определена група да се движи в деня по зададения ГДВ се определя чрез зависимостта за класическата вероятност. Получените резултати на вероятносттие за движение на влаковете в определените групи са определени и представени на Фиг.5.

Проблемите с набирането на адекватна статистическа информация са значителни, поради начините на отчитане на оперативната информация особено в периоди на ремонти.

2. Анализ на надеждността на превозния процес. Надеждността на превозния процес се дефинира като свойство на системата да

изпълнява своите функции без да се нарушават основните експлоатационни показатели. В транспорта надеждността и свързаната с нея безопасност имат особено важно значение. От тях зависи живота и здравето на пътниците и съхраняването на значителни ценности. Реализацията на транспортния процес зависи както от надеждността на техническите устройства, който го осъществяват (средства засигнализация, централизация и блокировка, подвижен състав, пътища, енергостопанство и др.), така и от организацията на работа и превозната способност на посочените елементи. В транспорта и в частност в Железопътния транспорт, експлоатационната и техническата надеждност са взаимосвързани. За ефективността на дадена система, като Железопътния транспорт е важен не само факта – възникване на отказ, но и евентуалните последици от него. Надеждността на транспортния процес силно зависи от безотказната работа на

техническите устройства и системи. Трябва да се подчертае, че когато се разглежда експлоатационната надеждност на дадена система, в нашия случай на ЖП транспорт, са възможни и често срещани откази при напълно работоспособни технически средства. Нарушение на експлоатационната надеждност може да се получи при задържане (задържане на влак на междугарие - поради запълване на приемно-отправни коловози, спиране работата на товаро-разтоварните средства - поради запълване на склад и т.н.) или престой над определени граници (престой на съставите в очакване на локомотиви, нормативен престой на вагоните в индустриалните клонове и др.). От всичко казано до тук могат да се направят следните по-съществени обобщения,

необходими за нашата работа: Експлоатационния отказ представлява нарушение на превозния процес със стойности

над определени граници; За определяне на експлоатационната надеждност на транспортния процес е

необходимо да се определи не само техническата надеждност на елементи осигуряващи този процес, но и редица експлоатационни показатели отразяващи взаимодействието между тези елементи като престой в очакване, времепътуване, престой под различни операции и т.н. Ще се опитаме да дефинираме причините за закъсненията на влаковете, като се

определят и характеристиките на случайната величина, закъснение на влак - t. Изследването е извършено със стандартни методи за статистически изследвания. Използван е пакет за статистически изследвания Statgraphics XVI

2.1 Закъснения свързани с експлоатационна надеждност (надеждност на превозите). Ако приемем закъсненията на влаковете като нарушение на превозния процес спрямо

предварително планиралия е необходимо изследването на тези явления. Възможните закъснения спрямо планираното времепътуване е случайно явление от комплексен характер. Както беше споменато те са обвързани с редица обстоятелства. Зависят от техническото състояние на пътя, от това на подвижния състав и в частност на локомотивите. Това са факторите свързани с техническите устройства. Закъсненията на влаковете са свързани и с причини от организационен характер.

Операции свързани с осигуряване на движението, реда и организацията на преминаването на влаковете през гари в участък, както и някой административни

дейности също влияят на времепътуването на влаковете. Реализирайте закъснения са предпоставка за нарушаване планираната обвръзка на локомотивите. Наличната статистическа информация позволява определянето на общото закъснение

на влаковете спрямо заложените времепътувания в ГДВ. Диференциране по причините е значително трудно поради начина на отчитане на събитията. Отделянето на тази част от закъсненията който кореспондират с организацията на движението е затруднено и от факта, че прекъсвания на движението свързани с повреди по подвижния състав или съоръжения по пътя водят до нарушение на цялостния превозен процес в участъка и в цялата железопътна система. Обикновено прекъсвания свързани с техническата надеждност водят и до закъснение от организационен характер поради мероприятията свързани с преодоляване на техническите откази. Определянето на вероятността за закъснение за влак се извършва на базата на общия брой закъснели влакове към броя заложени влакове в ГДВ. Определянето на тази вероятност за всяка една от 3-те дефинираните групи влакове е твърде трудно поради структурата на наличната статистическа информация, която не съдържа така диференцирани данни. Както вече бяхме допуснали, че в Iгр попадат пътническите влакове и някой международни товарни, можем да приемем, че вероятността за закъснение ще касае предимно пътническите влакове. Определена за тази категория влакове тази вероятност Pзак (Iгр) = 0,35. Вероятността за закъснение за другите групи е равна Pзак (IIгр) = Pзак (IIIгр) = 0,6. Като възникването на закъснения в категориите влакове се приемат за независими. Причините за голяма част от закъснелите и неизвозени влакове са свързани с

техническата надеждност на локомотивите. За пример може да си послужим с резултатите от наше изследване върху броя на закъснелите влакове отчетен за периода 11.2010-07.2011 година в отдел “Оперативно управление на превозите” (ОУП) към националния превозвач. [129] Процентно отнесен спрямо общия брой отчетени закъснели влакове, броят “закъснели влакове по вина на локомотивното стопанство” е 31%–Основен източник на тези закъсненията са повредите в локомотивите

Причини за закъснение на влаковете

Фиг.7 Фиг.8 Процента на закъснели влакове по тази причина, за същия разглеждан период е 49%

спрямо общия брой “закъснели влакове по вина на локомотивното стопанство”. Обикновено авариралите по време на движение локомотиви, нарушават цялостния превозен процес. Цитираните данни са от ежедневния “Доклад за протеклото дежурство в локомотивното стопанство”. Фиг.8 Ако приемем, че една от основните причина за закъснения на влаковете е свързана с

повредите на локомотиви, можем за нуждите на използвания модел да обединим останалите причини в обща група, която най-общо да определим като група причини свързани с движението. Анализът на случайните величини-закъснения на влаковете в следствие на различни

причини се основава на обработката на наличните статистически данни за брой и

Закъснели влакове “по вина на локомотивното стопанство”

продължителността на отказите. Статистическите данни за тези причини са налични в агрегиран вид. Това налага да се използва подход за оценка на отделните продължителност на закъсненията, който използва известните в Теория на вероятностите зависимости на централните моменти на случайна величина. Тук общото закъснение се явява като смес на две независими случайни величини. Използвайки връзката между централните и началния (втори начален момент) е възможно да се определят средната стойност и дисперсията на продължителността на закъснението при случайните величини. Тези две характеристики да се използват за апроксимация на неизвестното разпределение на продължителността с определено разпределение (получено). Наличната статистическа информация позволява определянето на случайната

величина закъснение на влакове - t и нейните характеристики. Ако приемем, че тя е съставна, основно от две независими случайни разделени по причини на възникване на забавянията в движението, можем да запишем:

(3.3) Е ∆t ∑ P . E ∆t , минути/влак Ако определим ∆t ∆tлок, обобщено закъснение на влакове в графика при наличие

на отказ на локомотивите а ∆t ∆tгдв е закъснения на влакове свързани с организирането на движението и други причини. Разпределение на тази обобщена случайна величина отчита вторичните задържания (закъснения) на влаковете и по същество изразява тези случаи в които влаковете закъсняват поради повреди на локомотивите и кумулативното влияние на тези повреди върху цялостния превозен процес. Ако дефинираме вероятностите за възникване на закъснение по определените

причини P1 – вероятност влак да закъснее отчитайки допълнително и техническото състояние на локомотивите и P2 – вероятност влак да закъснее по всички останали причини свързани с движението, можем да преработим представената зависимост (3.3) по следния начин:

(3.4) E ∆t P E ∆tлок P E ∆tгдв , минути/влак При възможност да определим Е ∆t , E ∆tлок , P и условието P P 1 , за

търсената величина се получава: (3.5) E ∆tгдв Е ∆t P E ∆tлок /P , минути/влак За определяне на средно квадратичното отклонение на закъсненията при

известниЕ ∆t , E ∆tлок ,P , σ ∆tлок и определени E ∆tгдв , P1 можем да запишем: (3.6) E ∆t P σ ∆tлок E ∆tлок P σ ∆tгдв E ∆tгдв След преобразувание се получава:

σ ∆tгдв E ∆t P σ ∆tлок E ∆tлок E ∆tгдв P /P При E ∆t σ ∆t E ∆t се получава: 3.7 σ ∆tгдв σ ∆t E ∆t P σ ∆tлок E ∆tлок E ∆tгдв P /P В случая от наличната статистическа информация е възможно определянето само на

сумарното закъснение на влаковете за деня. За получаването на нужното средно-дневното закъснение на влаковете, е необходимо да се извършат редица преобразования. Ще използваме зависимостта изразяваща връзката на N на брой независими средни величини. [17] Можем да запишем:

(3.8) E t∑ср ∑ n. E Δt . P E Δt . E Nвл , минути/влак

Където: E t∑ср - математическото очакване на сумарното средно дневно закъснение на влаковете, което може да бъде определено от статистиката. E Nвл - математическото

очакване на броя закъснели влакове за деня. E Δt - математическото очакване на закъснението на един влак. Ако изразим търсената величина:

(3.9) E ∆tЕ ∑ср

вл , минути/влак

Аналогично можем да определим и дисперсията на величината средно закъснение за влак:

(3.10) D t∑ср D t . E Nвл E t D Nвл , минути2 /ден2

3.11 D t D t∑ср E t D Nвл /E Nвл , минути2/влак2

При сумарно среднодневно закъснение на влаковете -Е t∑ср = 2729,53 минути/влак с

дисперсия- D t∑ср = 1741185,1 минути2/влак2, определени от статистическата информация за общия брой закъснения за ден за периода на наблюдение. И средния брой закъснение на влакове за ден - E Nвл = 98,84 влака/ден.

Можем да определим търсената числова характеристика средно закъснение за влак. (формула 3.9) - E ∆t = 27,63 минути/влак. Тогава за дисперсията на тази случайна величана съгласно (3.11) и определената от

статистиката дисперсия на средния брой закъснели влакове D Nвл = 1016,64 минути2/ден2 - ще се получи: D t 1741185,1 27,63 .1016,64 /98,84 9763,91 минути2/влак2 σ t = 98,82 минути/влак Тези получени характеристики на разгледаната величина, ще ни послужат за

определяне на съставните величини, които са свързани с закъснението на вковете. Последствие определени те ще се използват в Модела за обръзка на локомотивите,

като по този начин се прецизират случаите на закъснение и последиците свързани с тях, което прави модела значително по-чувствителен.

2.2 Закъснения свързани с техническата надеждност на Тяговия подвижен състав (ТПС). Възникването на откази на локомотивите е свързано с повреди в някой от основните

изграждащи го елементи. В тези случаи ТПС загубва напълно или влошава своите тягови свойства. Разглеждани в контекста на експлоатационната надеждност на превозите, възникналите откази при локомотивите допринасят за увеличаване времето за престой на влаковете в междугарията, т.е. до закъснение на собствения и другите влакове, нарушаване обвръзката на ТПС с влаковете със всички съпътстващи последствия, удължаване времето за ремонт и т.н. 65,76,77 В теорията на надеждността се приема, че възстановяеми обекти могат да се намират

в повече от двете основни състояния (работоспособно/неработоспособно). Характерно за такива обекти е изменението на количествените характеристики (време за възстановяване, време през което обекта е изправен, брой откази и т.н.) с течение на времето. Някой автори, занимаващи се надеждността на ТПС, разглеждат локомотивите като

сложни възстановяеми машини съставени от множество агрегати. [36,74,76,77,92] Примерно при електрическите локомотиви се разграничават 15 основни елемента, свързани с появата на откази застрашаващи безопасността на експлоатация. За така представени локомотиви, вероятността за безотказна работа ще зависи от

вероятността за отказ на който и да е от съставящите го основни елементи. С оглед изследване влиянието върху цялостния превозен процес, е прието следното разграничаване на възникналите откази в локомотивите: - откази от -ви род – водят до оставянето на влак;

- откази от -ри род – отстраняват се в период до 10 минути по време на движение, не оказват съществено влияние върху ГДВ;

- откази от -ти род – прекъсва се нормалното функциониране на локомотивите откриване на повреда и частично възстановяване на системата, функционирането на локомотива продължава с променени влошени параметри;

- откази от V-ти род – откази по време на планови ремонти, увеличават престоите в ремонти. 12,73,75,76,79 В цитираните разработки, определените откази от I,II,II,IV – род, служат за намиране

на пълната вероятност за престоя на влак, поради липса на локомотив, като се отчита вероятността за едновременно възникване на откази от всички видове. Прави се опит да се определи пълната вероятност, даден локомотив да не допусне нарушаване на ГДВ. За определянето на вероятността за безотказна работа – вероятността за отказ по посочените методи е необходимо множество статистика за техническите състояния и наработка до откази на наблюдаваните основни елементи от конструкцията на локомотивите. Необходими са и данни за продължителността (периоди) на всяко едно от състоянията през които преминавам локомотива. Събирането на такъв тип и количество информация е свързано със значителни

ресурси от време и възможности. Цитираните методи за определяне отказите и престоите на влаковете, не би могла да се използва поради липсата на необходимата статистическа информация относно функционирането на основните елементи на локомотивите. Явно е, че за определяне вероятността за отказ по технически причини трябва да се

премине чрез изследване на продължителността на отказите по време на движение и използвайки, класическата зависимост за определяне на вероятност на дадено състояние. Така опредена тази вероятност, макар и не достатъчно прецизна, заедно с параметрите на случайната величина продължителност на отказ по технически причини ще бъде отчетена в използвания модел за определяне броя на локомотивите за работа в железопътен участък. За определяне на вероятността за отказ и характеристиките на случайната величина

закъснение на влак са събрани и обработени данни за първите три месеца на 2014. Представената статистическа информация представлява обобщена информация за общия брой закъснели влакове и общата продължителност на закъсненията. При наличието на статистическа информация само за общия среден брой закъснели влакове за ден по причини свързани с техническото състояние на локомотивите Е t∑ср.л иD t∑ср.л , можем да определим средната продължителност на закъснение по причини свързани с локомотивното стопанство - Е Δtлок . [17]

(3.17) Е t∑ср.л E Δtлок . E Nл ,минути/ден Където E Nл е средния брой влакове за ден които закъсняват по причини свързани с

локомотивите. При Е t∑ср.л =730,65 минути и E Nл = 32,99 локомотиви/ден. Приложение 1 Средната продължителност на закъсненията свързани с локомотивите ще е:

(3.18) E ΔtлокЕ ∑ср.л

л = 21,15 , минути/влак

Дисперсията и средноквадратичното отклонение на тази величина при D t∑ср.л 183514,6 се получават:

(3.19) D t∑ср.л D Δtлок . E Nл E Δtлок . D Nл

(3.20) D Δtлок D t∑ср.л E Δtлок . D Nл /E Nл 3081,483 минути2/влак2

σ Δtлок 55,51 минути/влак За моделирането на закъсненията на влаковете с отчитане на факторите свързани

повредите на локомотивите и факторите свързани с организацията на движението е необходимо да определим вероятностите за настъпване на тези събития. Определяне на вероятността за закъснение на влаковете по причини свързани с ТПС можем да определеим като часното на случаите отчетени със забававяне свързано с локомотивите и общия брой закъснения на влаковете. Тази вероятност изчислена на базата на статистическите данни събрани за 3 месеца за 2014 г значително се доближава до тази вероятност изчислена и за предходни години – Фиг.7. Получената вероятност за забавяне на движението на влаковете по причини свързани с откази в локомотивите е - P1 = 0,317. При направеното предположение, разгледано в предходната цитирана точка можем да

предположим, че частта от закъсненията на влаковете свързани с организацията на движение - ∆tлок се приема като съставна към общото закъснение и нейните характеристики могат да се определят по изведените зависимости – формули: 3.5 и 3.7 и получените числови характеристики на останалите случайни величини. Тогава: E ∆tгдв Е ∆t P E ∆tлок /P = (27,63 – 0,317.21,15)/0,683 = 30,64 минути/влак.

σ ∆tгдв σ ∆t E ∆t P σ ∆tлок E ∆tлок E ∆tгдв P /P =113,58 мин./влак За обобщение и за прегледност можем да представим получените резултати в следния

вид. Таблица 6 Определяне на случайни величини

Изходни параметри стойност дименсия Среден брой закъснели влакове за ден вл 98,84 бр.влакове/ден Среден брой закъснели влакове за ден свързани с повреди при локомотивите

л 32,99 бр.влакове/ден

Средно дневно сумарно закъснение на влаковете Е ∑ср 2729,53 минути/ден

Дисперсия на средно дневно сумарно закъснение на влаковете

∑ср 1741185,1 минути2/ден2

Средно дневно сумарно закъснение на влаковете свързано с повреди при локомотивите

∑ср.л730,65 минути/ден

Дисперсия на средно дневно сумарно закъснение на влаковете свързано с повреди при локомотивите

∑ср.л183514,6 минути2/ден2

Вероятност за закъснение на влак по причини свързани с локомотивите

P1 0,317

Изразени параметри

Средно дневно закъснение за влак 27,63 минути/влак Дисперсия на дневно закъснение за влак 9763,91 минути2/влак2 Коефициент на вариации на дневното закъснение на влак

3,57

Средно дневно закъснение за влак по причини свързани с повреди при локомотивите

лок 21,25 минути/влак

Дисперсия на дневно закъснение за влак по причини свързани с повреди при локомотивите

лок 3081,48 минути2/влак2

Коефициент на вариации на дневно закъснение за влак по причини свързани с повреди при локомотивите

лок 2,61

Получени параметриСредно дневно закъснение за влак по причини свързани с организацията на движение

гдв 30,64 минути/влак

Дисперсия на дневно закъснение за влак по причини свързани с организацията на движение

гдв 12900,42 минути2/влак2

Коефициент на вариации на дневно закъснение за влак по причини свързани с организацията на движение

гдв 3,71

Вероятност за закъснение на влак по причини свързани с организацията на движение

P2 0,683

3. Моделиране на закъсненията на влаковете. Приложение. За нуждите на модела е необходимо да определим състоянието на всеки един влак

който ще бъде моделиран. За целта на базата на направения анализ се предлага Методика за моделиране на закъсненията на влаковете. Използва се аналогия от теорията на Дърво на решенията. Това е инструмент за избор между алтернативи, при настъпване на поредица на вероятностни събития.[143] Предложената методика се използва в модела за определяне на броят използвани локомотиви като така се отчита освен седмична неравномерност (дни на движение), така и назначаване или отменяне на влакове и закъснения чрез определените характеристики на тези случайни явления. На всеки влак включен в модела, ежедневно чрез изложената методика допълнително

се преразглежда времепътуването. По този начин се предполага, че ще бъдат отчетени част от смущаващите фактори, който влияят на превозния процес. Съгласно методиката ще бъде добавено или не допълнително времепътуване към предвиденото такова в ГДВ. Предложената методика представлява усъвършенстван способ за определяне на събитие използвайки аналогия на Дърво на решенията при което чрез генерация на случайни числа (метода Монте Карло) се получават числени стойности на времепътуванията за всеки влак участващ в обвръзката на локомотивите. Общия вид на методиката е представен на Фиг. 9. Чрез изразено Дърво на въздействията.

Методика за моделиране на закъсненията на влаковете – дърво на въздействията

Фиг. 9 В графова структура възлите - PI, PII, PIII представляват категориите влакове,

дефинирани според честотата на появяване през дните от седмица. Приобщаването на конкретен влак към някоя от категориите става чрез предварително определените вероятности на прехода (преход към определена категория). Отчитането на движение на влак през деня се получава, чрез прехода към възли Pгдв, Pгдв и Pгдв . При получаване

на преход свързан с движението на влаковете R Pгдв, даденият влак се разглежда като движещ се. За него е необходимо да се определи вероятността да закъснее спрямо заложените в графика времена за пристигане - Pзак. При осъществяване на вероятностен преход свързан с реализирано закъснение се определя закъснението. Вариантите за определяне на големината на закъснение са два. Единият се определя от условието да имаме общо закъснение свързано с организацията на движение. Вероятността за прехода се осъществява чрез определената вероятност P1 . Тя изразява вероятността за възникване на забавяне в движението заради причини свързани с локомотивите. Вторият случай се разглежда когато предполагаме, че закъсненията на влаковете са свързани с всички останали причини с вероятност P2 = (1- P1). Получените крайни резултати дават варианти при които влакът не закъснява, влакът закъснява с време получено по зависимост определена от закона за разпределение на случайната величина и нейните числови характеристики. Вариантите се определят в съответствие с вероятностния преход за получения случай (∆tлок, ∆tгдв) закъснение. Характеристиките на величините се определят в представената методика. Законите, вероятностите за състоянията и характеристиките на случайните величини са определени на базата на статистически анализ и отразяват особеностите на анализираната транспортна система към момента на направената извадка. Установяването им има за цел осигуряване на входни параметри към представения модел. Освен определените параметри на случайните величини, е необходимо да се приемат някой допускания свързани закона за разпределение. Общото допускане, че закъснението е случайна величина разпределена по Хиперекспоненциален закон. Този извод се обуславя от стойностите на коефициент на вариации на закъсненията, който е над 2. Предложената методика до голяма степен ще отчете влиянието на случайните

компоненти свързани с движението на влаковете и заедно с разработения седмичен Модел за обвръзка на влаковете, ще доведе до реалистичен стимулационен модел.

IV. Модел за обвръзка на влаковете с локомотиви. 1.Приложение на теорията на графите за решаване на транспортни проблеми. Теорията на графите (ТГ) намира широко приложение в решаването на множество

транспортни проблеми. Представянето на транспортните мрежи чрез графови структурни е особено удачно за онагледяване и дефиниране на различни задачи свързани с транспорта. Графичното им представяне и логическата им обоснованост значително улесняват възприемането и интерпретацията на резултатите. Използването на познати изчислителни алгоритми от ТГ, позволява при значително сложни системи да се представи числено решение. ТГ намира особено приложение в оптимизацията на мрежи, при така наречените потокови задачи. Тези задачи са свързани с разпределение на поток в мрежа, като са определени източници и консуматори. Целта е да се осигури минимална стойност на разходите (дефинирани според целта на задачата) за неговото придвижване на определения поток. Тук трябва да разгледаме по-детайлно така наречената задача за назначенията от ТГ и в частност приложението и за определяне обвръзката на влаковете с локомотиви. Това е частна потокова задача, която може да бъде дефинирана и решена с някои от известните алгоритми свързани с оптимизация на потоци в мрежи – Алгоритъм на Дефекта или Алгоритъм за максималния поток с минимална стойност. Проблема за обвързването на влаковете с локомотиви е труден за решаване, когато трябва да се разглеждат всички съпътстващи го подробности и ограничения наложени от практиката. Същността на задачата се състой в определянето на такъв начин на прехвърлянето на освободените локомотиви от пристигналите влакове в крайните гари към заминаващите влакове от същите гари, като се осигурява

минимални сумарни престои. Различното от класическата Транспортна задача е, че производството и потреблението от всеки производител е единица. Осъществяването на обвързването на влаковете с локомотиви решавано посредством Задачата за Назначенията и в частност чрез алгоритъма за намиране на поток с минимална стойност, преминава през следната последователност: [34,133, 135] Определяне на времепътуванията на влаковете от начална до крайна гара.

Реализира се съгласно разписанието на влака. Определяне на производителите и потребителите. Приема се, че всеки

пристигнал влак освобождава локомотив, който след престой в депото е готов да поеме нов влак включен в ГДВ. При това формулиране на задачата, броят на производителите ще е равен на броя на потребителите и те ще са равни на броя на влаковете в ГДВ подлежащи на обвързване. Определяне на разходите от локомотивочасове престой при прехвърлянето на

локомотив от влак на влак. Разходите се формулират като престои на локомотивите, които се реализират в гарите на прехвърлянето от влак на влак. Престоят на локомотива се определя както разлика между времето на заминаване на който и да е влак от едната гара и времето на пристигане на кой и да е влак в същата гара. При определянето на тази разлика се различават различни случаи на взаимодействие между тези моменти. Формиране на графова структура. Включва условени потребители и

производители, производители и потребители и дъги с дефинирани параметри. Намирането на оптимално решение се свежда до оптимално разпределение на

поток движещ се мрежата със стойност определена от броя влакове заложени в ГДВ. Общия вид на графовата структура е показан на Фиг.12. Намирането на оптималното решение може да се реализира чрез алгоритъма за Алгоритъм на Дефекта. В тозиалгоритъм по лесно да се контролират условията, което от своя страна намалява броя на поставените ограничителните условия и така значително се „разтоварва” реализирания модел. За Алгоритъм на Дефекта е разработено софтуерно приложение. В резултат на работата на алгоритъма се получава оптималното решение с минималните сумарни локомотивочасове престой и даващо (определящо) връзката между производителите и потребителите.

Задача за назначенията –графова структура

Фиг.12

Определяне на обвръзката на влаковете с локомотиви. Прехвърлянето на локомотивите от един влак на друг влак се определя от стойностите на потока преминал през дъгите в графовата структура. Определяне на минималния брой необходими локомотиви за осигуряване на

движение и циклите на работа при ТГОЛ. Броят локомотиви се определя като частното между сумарните локомотивочасове (в престой и движение) и продължителността на периода, в случая денонощие. Циклите на работа на локомотивите съгласно получената обвръзка се изразяват в последователното обслужване на „условен” локомотив на влаковете получили единица поток (локомотив) в графовата структура.

2.Алгоритъм на дефекта. Основен инструмент за решаване на потокови задачи в мрежи. Този алгоритъм решава предложения модел за определяне на необходимите

локомотиви за работа в железопътен участък с отчитане на стохастичния характер на параметрите на движение. Представеният алгоритъм има сложна програмна реализация, която тук не е обект на конкретизиране. В литературата е показан реализиран програмен код. [21] Този изходен код е преработен и в основата си се използва в създадения и представен модел за определяне на необходимия локомотивен парк в железопътен полигон. Алгоритмичната интерпретация на този алгоритъм е значително опростена, което го прави подходящ за решаване на раздачи с голяма размерност.

3.Модел за обвръзка на влаковете с локомотиви и определяне на необходимия локомотивен парк за работа в Железопътен участък. Използването на Теорията на графите (ТГ) за решаването на транспортни проблеми

се оказва особено удачна. Графическата интерпретация и наличието на разработени алгоритми улесняват значително анализа и прилагането и в търсенето на решение на проблема за определяне на необходимия брой локомотиви за работа в даден Железопътен участък. От направения анализ на литературните източници, различните подходи и конкретните експлоатационни особености в експлоатацията на Железопътния транспорт могат да се обобщят накратко отново особеностите, който ще се опитаме да решим в представения модел. Моделът трябва да симулира обслужването на влаковете с локомотиви. От получения резултат може да се определи минималния и максималния брой на локомотиви в парка на депо към прилежащ железопътен участък. С определянето на Оперативния парк се очаква да се покрие регулярния (твърдия) график, както и календарното седмично движение. Вариябилния размер на влаковото движение, както и промените във времената утвърдени в графиците, забавянията или отказите по време на движение на тяговия състав, могат да се прогнозират чрез предложения модел, така че да се предвиди размера на необходимия Резервния парк от локомотиви. Моделът трябва да обхваща седмичния размер на движение, като по този начин се отчита седмичната неравномерност на влаковото движение. Реализираната седмична обвръзка се доближава значително до действителната работа в железопътните участъци, като така се елиминира проблема с нечестността на влаковете през дните от денонощието. В част от разгледаните литературни източници [21,28] броят на влаковете движещи се в двете посоки се допуска, че е равен. Предложения модел трябва да има възможност да отчита и флуктуациите в броят на влаковете през седмицата което е свързано и с четността на влаковете, като тези неравномерности могат да се поемат от депата в крайните гари на движение. Включването на депата в предложения модел е особено важно и за компенсиране на неравномерностите свързани с техническата надеждност на

подвижния състав. Дефинирането на критерии за избор на варианти трябва да е свързан с възможността за опростеното му определяне с оглед голямата мащабност на оптимизационната задача. Критерия трябва да е свързан пряко с експлоатационната работа и да представлява връзка между няколко показатели. За предложения модел, критерия за оптимизация се явява времена в престой за очакване на обръзката на локомотивите. Той може да бъде определен значително лесно а и е пряка зависимост с производителността на локомотивите.

С отчитане и на тези особености може да се предложи следната обща методика за изграждане на Модел за обвръзка на влаковете с локомотиви и определяне на необходимия локомотивен парк за работа в Железопътен участък .

3.1 Методика за изграждане на Модел за обвръзка на влаковете с локомотиви и определяне на необходимия локомотивен парк. Фиг.16

- Формиране на масив от входни данни. Масивът от входни данни служи за изграждане на Графовата структура, съгласно

приетия График за движение на влаковете. Използваните данни подлежат на значителни корекции с оглед подпомагането изготвяне на ГДВ с цел цялостна оптимизация на движението на влаковете. Този масив се състои от два подмасива: масив Гари и масив Влакове.

Обща последователност за изграждане на Модел за обвръзка на влаковете с локомотив

Фиг.16

За целта е нужно да се извършват, значителни статистически наблюдения и анализи на разглежданите величини и определянето на вероятностните им характеристики, като закони на разпределение, средни стойности, средно квадратично отклонение и други, разгледани в Глава III.

- Формиране на графова структура. В предложения модел трябва да се отбележат няколко нови решения. Основнота

промяна е в представяне и дефинирането на задачата като потокова. Така се изменя графовата структура и характеристиките на дъгите свързани с преминаването на определяния за оптимизация поток (локомотиви). Работата на локомотивите отново се описва като разпределение между производители и потребители, но за разлика от срещаните начини за описание, тук за всеки от дните на седмицата тази задача се

Масива гари съдържа информация за Гарите включени в участъка от железопътната мрежа. Данните са съгласно разработваните ГДВ и План за композиране на влаковете (ПКВ). Масив Влакове съдържа информация за влаковете и тяхното движение, и условно може да бъде разделен на две. Частта “общи характеристики на влаковете” съдържа информация която е предварително определена и относително детерминирана. Информация в частта“времеви характеристики на влаковете” има вероятностен характер. При определянето на повечето от разглежданите величини – времепътувания, часове на заминаване/ пристигане на влаковете в гарите се прилагат статистически методи.

декомпозира, като връзката между дните се осъществява с допълнителни дъги обособяващи се в отделна част от графа. В предложения модел могат да се разграничат три основни части (подмрежи): Влакова мрежа. Това са възлите и дъгите които описват влаковото движение в

началните и крайните гари. Описанието е седмичното. За целта в модела се предлага използването на записи – указатели за появата /движението на влаковете през дните на седмицата.Тук при определяне на стойностите за преминаване на поток по дадена дъга, се предлага използването на оригинални условия. Те позволяват определянето им като се взема в предвид седем дневната 24 часова работа на локомотивите, прехвърлянето на локомотива от единия на следващия ден по време на работа. Условна мрежа. Това са дъгите, които осигуряват преминаването на влаковете на

през дните от седмицата. Тук се определя и необходимия брой локомотиви за даден влак. С помощта на тази част мрежата, необходимите условия (особености) директно преминават в графовата структура, като не се налага въвеждането на множество ограничителни условие при дефинирането на оптимизационната задача. Мрежа депа. С помощта на тази част от графовата структура се осигурява

възможността за преминаване на локомотивите в и от депо. Състоянието на потока в тази мрежа при реализацията на модела е свързан с резерва от локомотиви.

- Генериране на входяща информация. При реализацията на модела, многократното проиграване на заложената задача с

константните и променливи наблюдавани величини, биха довели до резултати доближаващи се до реалната експлоатационна ситуация. Новия подход, който се предлага в реализацията на обвръзката на локомотивите е свързан и с честотата на появяване на влаковете през дните на седмицата, съгласно ГДВ и неравномерността на превозите. За отчитането на изброените допълнителни условия в предлагания модел се въвежда

модул, който генерира (случайно или в зависимост – по изследван закон) условия – параметри, които забраняват върхове, променя времена и или ограничават броя на използваните локомотиви. Така на практика се симулира действителното движение, като се отчита стохастичния характер на множеството величини (времена, събития) оказващи влияние върху обвръзката на влаковете. За получаване на достоверна – доближаваща се до реалната експлоатационна

ситуация, след анализ на отказите и авариите на локомотивите при движение, както и следене и анализ на продължителността на ремонтите на локомотивите - планови и случайни се определят с помощта на Теорията на вероятностните, характеристиките на наблюдаваните случайните величини. Така определени тези закономерности се използват в моделирането на влаковото движение, което се реализира за дълъг период от време.

-Решаване на задачата за обвръзка на локомотивите. Реализираната графова структура заедно с получените вероятностни величини и

детерминираната входна информация се интерпретира в подходящ вид. Решението се извършва с помощта на алгоритъма на Дефекта. С помощта на реализирания граф се задават условия, което допълнително намалява формулирането на ограничителните условия необходими за решаване на разглежданата задача.

- Реализация на модела. Многократното проиграване на задачата дава възможност за отчитане на

неравномерностите и броя на действително използваните локомотиви в депата, с отчитане на всички показатели на работа на локомотивите – бр.използвани локомотиви, време в работа, престои и т.н. Решаването на задачата за обвръзка за значително голям период от време и с възможност и за промяна на детерминираните параметри позволява чрез модела да се получат резултати много сходни до действителните свързани с реалното движение на влаковете.

- Интерпретация на резултати от модела. Задачата за обвръзка на локомотивите, представена като потокова задача предоставя

резултат, който е необходимо да се интерпретират в подходящ за тълкуване начин. От получения резултат трябва да се определи последователността на работа на локомотивите, конкретните назначения (обвръзки). Количеството преминал поток през мрежата депа би определило броя на локомотивите в депата. Анализа на разпределението на потока за целия период показва границите на изменеше на броя използвани локомотиви. Разликата между това количество поток (локомотиви в депо) и потокът през затварящата дъга (общия брой използвани локомотиви за целия период) ще определи необходимостта от допълнителния брой локомотиви нужни за покриване на неравномерностите и експлоатационната надеждност на превозния процес.

-Отчитане на търсените показатели. Интерпретираните резултати показват обвръзката и необходимия брой локомотиви за

всеки един от дните на седмицата. От допълнителната обработка и анализ на данните от представения модел могат да се получат параметрите на движение на локомотивите. Последователността на обхождане на влаковете заложени в графика за движение със седмичната неравномерност може да бъде представена в Типов График за Оборота на Локомотивите.

Графовата структура

Фиг.17

Част от следените параметри се получат аналитично чрез отчитане (сумиране) на

времената получени през целия период на модела за различните състояния на локомотива - в движение, очакване обвръзка, депо и др. От анализа на движението на потоците (локомотивите) могат да се правят допълнителни изводи свързани с работата на депото, да се проверяват различни ситуации с фиксирани прекъсвания, или определени (твърдо зададени) прехвърляния на локомотиви поради разнообразни причини. Разгледаният подход дава възможност за прогнозиране на необходимия брой

локомотиви с отчитане на неравномерностите във влаковото движение. 3.2 Дефиниране на графовата структура При наличието на адекватен математически апарат за решаване на поставения въпрос

– алгоритъм на Дефекта, една от най–важните и сложни задачи се явява разработването на графовия модел за обвръзката на влаковете с локомотиви за работа в седмица с възможност за отчитане на преминаванията в депата. Формиране на множество от върховете на графовата структура. Множеството на върховете - {V}, се определя от моментите на пристигане и

заминаване на всеки влак в и от всяка гара, в която може да се прехвърли локомотив за всеки ден от седмицата. Това е основната Влакова мрежа. Към това множество трябва да се разглеждат и върховете формиращи Мрежа депа, т.е върховете позволяващи отчитането на влизането и излизането на влакове в депата през дните от седмицата. Виж схемата на Фиг.17 Формиране на множество от дъгите на графовата структура. Решението на задачата за обръзка на влаковете с локомотиви с алгоритъма на

Дефекта, изисква формирането на множество дъги-{Е} с параметри необходими за дефиниране на задачата. Решението на задачата се интерпретира от получаването на количеството поток през

графовата структура описваща обвръзката на локомотивите. Етап 1. Формиране на дъгите от върха представляваш Главен източник - S до

върховете образувани от пристигащи влакове; Това се постига за ∀ ∈ на множеството {V}, при изпълнение на условието

определящо формиране на пристигащите влакове през дните на седмицата. Етап 2. Формиране на дъгите от върховете образувани от пристигащи влакове до

депото в разглежданата гара. Това се постига за ∀i, q ∈ на множеството {V}, при отчитане на стойностите

свързани с върховете в гарите и връзката им с депото в разгледаната гара. Приемат се усреднени параметри за предвижване към депата за всяка от разглежданите гари. Етап 3. Формиране на дъгите от върховете образувани от всички пристигащи

влакове до върховете образувани от всички заминаващи влакове. Дъгите са получават за множеството {V}, които формират дефинираната Влакова

мрежа, при изпълнение на редица условия свързани с дните на пристигане и гарите за обвръзка. Възможно е и дефиниране на допълнителни условия свързани с изисквания за специализацията на обръзката.

Стойността на преминаване на единица поток през тези дъги включва определяне на времето за прехвърляне на локомотивите от пристигналите влакове към заминаващите влакове в разглежданата гара през текущия ден. Подходът за определяне на този параметър е аналогичен като в разгледаната задачата за назначенията. Дефинирана графова структура позволява използването на опростени условия за получаване на тежестите на дъгите, описващи времето за престой в очакване на обвръзка. Избягва се условия за пресмятането на времето за прехвърляне през дните от седмицата. Етап 4. Формиране на дъгите от депото в разглежданата гара до върховете

образувани от заминаващите влакове в същата гара. Новия момент при определянето на престоя е във възможността на изваждане на

локомотив от депото при необходимост. Дъгите са получават за ∀ , к ∈ на множеството {V}, при отчитане на стойностите свързани с върховете в конкретна гара и връзката и с депото. Определянето на стойността на преминаване на единица поток през тези дъги включва времето за изваждането на локомотив от депо до часът на заминаване на разглеждания влак в разглежданата гара през текущия ден. Етап 5. Формиране на дъгите от влаковете заминаващи в една гара и пристигащи в

друга гара – Условна мрежа. Осигурява условието за съхранение на потока. Позволява да се осъществи

преминаването на влаковете от една гара в друга. Въвежда задължителни условия осигуряващи прехвърлянето на локомотивите от влак във влак, т.е влаковете да получат локомотиви. Определя и кратността на тягата. Етап 6. Формиране на дъгите от върховете от заминаващите влакове в последния

разглеждан ден до главния консуматор - t. Разходите за преминаване на потока са фиктивни, което е свързано с дефинирания

критерий и отчитането, че тези дъги са условни и служат за осигуряване на циркулацията на потока. Етап 7. Формиране на дъгите от главния източник- S, до депата в гарите през

дните на разглеждане към главния консуматор - t – Мрежа депа. Стойността за преминаване на потока се увеличава с часовете за едно денонощие при

преминаване на влак от ден за следващия. Престоя се отчита за всичките локомотиви в депото заради обезличеното им използване (изваждане) при необходимост. Депото се разделя условно, като така се избягва допълнителното утежняване на потока, т.е отчита се реалния престой на локомотивите. Етап 8. Формиране на затваряща дъга от главния консуматор -t до главния

източник- S . Затварящата дъга е предназначена да осигури циркулация на определеното

количество поток. В случая стойностите на дъгата могат да не са свързани с някакво задължаващо условие, като при традиционната задача на назначения. При такова формулиране на задачата задължаващото условие се формира от Условната мрежа. Границите (горната и долната) могат да бъдат дефинирани с възможност за преминаване на търсено (налично количество локомотиви) които да изпълнят запланувания обем от работа. Реализацията на модела се извършва с помощта на разработен за целта специализиран

програмен продукт - Imain.

Глава V. Общa постановка и представяне на модела. Програмна реализация на модела. Планиране на експеримента. Реализация на модела.

1.Общa постановка и представяне на модела. Предложеният модел за определяне броя на локомотивите представлява

симулационен модел, разглеждаш седмичната работа в локомотивно депо с отчитане на стохастичните процеси свързани с движението на влаковете. Обвръзката на локомотивите може да се осъществява във варианти с повече от едно оборотно депо в разглеждания железопътен участък. За представяне и проверка на методиката за изграждането на предложения модел е

разгледан примерен съкратен график за движение с основно и оборотно депо. Разгледания график е нечифтен. За удобство и онагледяване е приет период на движение от 5 дни. Параметрите на движение (закъснение и вероятност за отпадане на влак) в случая са детерминирани, което отново облекчава представянето и възприемането на Графовата структура и резултати от решението на оптимизационната задача. Разписанието на влаковете се задава в файлова структура (текстов файл) в следния

вид: 101, "A", 8.00, "B", 10.00, XXXXX, P 105, "A", 18.00, "В", 20.00, XoXXo, P Където първо се записва номерът на влака, отправната гара и часът на заминаване,

крайна гара и час на пристигане. С знакът „Х” се отбелязва денят на движение от разглеждания период, знакът „0” показва денят в които влака не се движи. Параметъра „Р” се свързва с типа на влака в случая пътнически. Графическата интерпретация (Графовата структура) тук е представена с цел онагледяване на модела и е изготвена допълнително на базата на получените резултати. Изходните данни се получават в текстови файл представляващ списък на върхове и ребра, както и количеството поток и стойността за преминаване през всеки един представен елемент (дъга). Имат следния вид:

Producer -> #2 - 102 @ A (P0), day 1, In (0), flow=1, cost=0 #2 - 102 @ A (P0), day 1, In (0) -> #8 - 103 @ A (P0), day 1, Out, flow=1, cost=60……

Граф на получените резултати от обвръзка на влаковет

Фиг.20 Пълният изходен файл е представен в Приложение 2 Движението на потока в графа изразява състоянията на локомотивите по време на

работа. Мрежата депа изразява циркулацията, преминаването на локомотивите през

102

104

106

102

104

106 106

104

102 102

104

106

102

104

106

102

104

102

104

102

104

102

104

102

104

106

101 101

103 103

105 105

101 101 101

101 101

101 101

103 103 103 103

103 103

103 103

105 105

105 105

107 107

1

2

3

4 9

7

8

5

10

11

12

15

16

17

6 21

20

19

18 23 25

24

26

14

29

30

31

32

33

34

22

37

38

39

40

41

42

27

45

46

47

48

13

51

52

53

54

55

56

57

58

36

61

62

63

64

28

67

68

69

70

35

73

74

75

76

Гара А Гара В Гара В Гара А Гара А Гара А Гара А Гара В Гара В Гара В Гара В

Ден I Ден II Ден III Ден IV Ден V

101

4344

4950

6059

6665

7172

5

2

2

2

депата. Изчисляването на броя локомотиви за представената обвръзка може да се получи и чрез известната зависимост за определяне на необходимия ресурс по заемане на време (формула 4.8) Времето за прехвърляне на локомотивите от пристигащите към заминаващите влакове се получава като резултат от решаването на оптимизационната задача чрез представения Алгоритъм на Дефекта във Влаковата мрежа. Времето за пътуване в представения пример е постоянно в приложения пример съгласно приетия ГДВ. Необходимо е да се отчетът и времената за престой на локомотивите в депата и времето за отдаване на локомотив от депото към заминаващия влак. Така отчетени се получават следните резултати: ТПР=8052 минути, ТДВ = 2400минути, ТПРДепо= 25548 минути. Необходим брой локомотиви NЛОК =5 лок. Използвани дневно локомотиви NЛОКДнево = 2 лок. От резултатите се вижда, че за осъществяване на такава обвръзка (оптимална по престой) е необходимо използването на 5 локомотива. За дневната обръзка се използват 2 локомотива а за покриване нечестността в графика са необходими още 3 локомотива в депата. От резултата се вижда, че при така прието движение, с такива неравномерности е необходимо наличие на повече локомотиви които да могат да обслужат планираното движението на влаковете през работните дни. В депата към гарите осигуряването на необходимия брой локомотиви не винаги може да се осъществи с освободените локомотиви от пристигащите влакове, особено при нечифтен график и значителна дневна неравномерност.

ГДВ и работа на локомотивите

Фиг.21

В разгледания пример необходимите локомотиви за покриване на неравномерността е допълнително един локомотив към Депо А. Конкретния случаи този необходим локомотив се осигурява с изолиран рейс от Депо В. Този локомотив може да бъде включен в работа и при наличието на резерв.  От получените резултати се определя и структурата на разположение на

локомотивите в депата (основно и оборотно в случая). Обикновено ТГОЛ показва необходимия брой локомотиви за деня, но не определя как и откъде в депото ще бъдат осигурени. И при последвалия анализ на резултатите се забелязва, че дневния брой определени локомотиви се различава от тези при  планираното на седмично движение. Което най-често е свързано с неравномерностите на движение. На Фиг. 20 е представен графическия израз на получените файлови резултати. Чрез него ясно се вижда реализацията на потоковата задача за обвръзка на локомотивите и структурата на разположение на локомотивите по депата. Получената обвръзка е получена чрез минимизиране на времената за престой в очакване на обвръзка за целия разглеждан период. За повече нагледност ГДВ заедно с получените цикли за оборотите на локомотивите могат да се представят допълнително чрез Фиг.21.Така представени оборотите на локомотивите могат да се определят значително лесно, като се определя и преминаването на локомотивите през оборотните или основните депа. От получения резултат може да се види и нужното реализирано прехвърляне на локомотив (изолиран пробег) в 5-тия ден. Прехвърлянето на локомотив може и да не се реализира при наличие на още един локомотив в разглежданото депо. В случая на депо А. Получените цикли за оборота на локомотивите през дните на движение са следните:

За ден I: Депо А -101-102-103-104-105-106-Депо А; За ден II: Депо А-101-102-103-104-Депо А; Депо В-106-Депо А; За ден III: Депо А-101-102-103-104-105-Депо В; За ден IV: Депо А-101-102-103-104-105-Депо В; Депо A-107- Депо B За ден V: Депо А-101-102-103-104-Депо А; Депо В-106-Депо А;

Неравномерността в дневното влаково движение и малкия брой влакове в движение за разглеждани пример, предполагат по-големия брой локомотиви необходими за работа. Графичното представяне на реализирания граф при реален ГДВ с отчитането на разглежданите вероятностните параметри на движение, многократно усложнява разглежданата задача и излиза извън поставените задачи за решаване в настоящата дисертационна работа. При реализирането на имитационния модел чрез които ще се определят необходимия (експлоатационния и резервния) брой локомотиви за реален участък с отчитане на промените в пътуванията и вероятността за отпадане на влак от приетия ГДВ ще се използват файлови записи с резултати. Основно ще се отчитат параметрите свързани с престоя и допълнителното време свързано със закъсненията на влаковете - t. Така може да се определи броят необходими локомотиви за работа, както необходимия резерв които ще е разлика между най-големия получен брои локомотиви и най-малкия брой в имитационния модел при достатъчно голям брой повторения.

2.Програмна реализация на модела. Представения имитационен модел представлява специално разработено приложение,

реализирано на Програмният език C#. Програмния код е представен в Приложение 2. [126] Архитектурата на приложението е опростена (еднослойна) и представлява няколко обединен модула. Входните данни в приложението се задават в текстов файл описваш графика за

движение и имат следния вид: 1620, "Po", 06.00, "Sf", 19.14, X0XX0XX 1 8601, "Sf", 10.35, "Va", 20.35, XXXXXXX Записът представлява номера на влака гарата на тръгване и часът на тръгване, гарата

на пристигане и часът на пристигане. С знака „Х” се отбелязват дните на движение през седмицата, последния параметър с числата от 1 до 3 се обозначава принадлежност за една от трите дефинирани групи влакове. При липса на информация за принадлежност на влака, в прилагания стимулационен алгоритъм влакът приема случайно дадена група с определените за нея вероятностни преходи. Разработеното приложение има три режима на работа. Виж Фиг.22. Режим „Direct” изисква файл с готова графова структура описваща даден процес, в случая обвръзката на влаковете. Използва се Алгоритъм на дефекта за решаване на зададената задача.

Общ вид на приложението

Фиг.22

Този режим служи за допълнителна проверка на получените резултати от следващите режими. Една от основните задачи на това е формирането на графова структура по зададени входни данни за движението и се осъществява в режим „Schedule”. Резултата е в текстов файл с възможност за експорт (запис) извън приложението. В този режим входните данни се приемат за детерминирани и реализираната обвръзка е седмична като всички заложени влакове се приемат че ще са в движение и няма да имат закъснения. Резултатите от този режим могат да се използват и за определяне на циклите на работа на локомотивите и разпределение на локомотивите по депата в участъка. Основния режим за симулиране „Schedule - Random”, се осъществява чрез активирането на функцията Random, при което

входните параметри се разглеждат като вероятностни. Вероятността за отпадане на влак от графика в зависимост от приетата група разделяща движението има възможност да се контролира с директни стойности. Параметрите на полученото разпределение на закъсненията свързани с локомотивите и закъсненията свързани с движенето също могат да бъдат променяни. За получаване на закъснелия със съответните зададени характеристики се използва генератор за генериране на Хиперекспоненциално разпределение. За всеки влак заложен в ГДВ, по създадената Методика за определяне закъсненията на влаковете се определя допълнителното време (закъснение) добавено към заложеното времепътуване. След преработването на входящата информация автоматично се създава масив с променена входяща информация за цялото седмично движение, наличието или отпадането на влаковете и промените във времепътуването поради получените закъснения. От получения масив съгласно разгледаната методика в Глава IV, се формира графовата структура изразяваща седмичната работа на локомотивите с вариантните възможности. Оптималното решение се определя чрез обработка на графовата структура с помощта на разгледания вече Алгоритъм на Дефект. Получените оптимални резултати от седмичната обвръзка с симулираните параметри на движение се представят във файлов запис имащ следния вид: #20 - 1620 @ Sf (P0), day 1, In (0) -> #30 - 1623 @ Sf (P0), day 1, Out, flow=1, cost=991 Записа представлява фрагмент от Влаковата мрежа и показва номера на върха в

графовата структура # , номерът на влака които се асоциира към дадения връх @ гарата и за кои от дните става дума. Индекса (P0) показва категорията на влака, в случая 1ва група, пътнически влак разглеждан в „основното ядро” на движещи се влакове. Индекса In (0) означава, че влака е пристигащ в гарата с 0 минути закъснение. Следва # връх, които се явява влак номер 1623 и поема освободения локомотив от пристигналия влак 1620. Края на записа показва преминалия поток, всъщност прехвърляния един локомотив и стойността на критерия време за прехвърляне (престой) в минути. В края на записите описващи Цялата графова структура – последователно Влакова мрежа, Мрежа депа и Условна мрежа са представени обобщените стойности на следените параметри в затварящата дъга необходимия за работа брой локомотиви и сумата от времето за обвръзка на варианта. Реализираните закъснения и броя на влаковете които не са се движили. Изписани са параметрите на използваните вероятности за преходите, както и числените характеристики на закона за разпределение на времената за закъснение.

Consumer -> Producer, flow=47, cost=0 Connection cost: 77236 Delays: 1205 Dropped: 30 (P1=0,03, P2=0,243, P3=0,48) m(GDV): 30,64 sigma(GDV): 113,58 m(lok): 21,25 sigma(lok): 55,511 Като резултат от реализираното приложение е и получената графова структура

приставена в следния вид:

Producer #2 - 8636 @ Po (P1), day 1, In (9) #3 - 8632 @ Po (P2), day 1, In (0) Чрез тези резултати могат да се определят циклите на работа на локомотивите. В края

на изходния файлов запис могат да се проследят конкретните отпаднали влакове: 8602, Va -> Sf, day 4 8602, Va -> Sf, day 7 Това приложение е създадено специално с цел за реализиране стимулационния модел

и определяне на параметрите на влаковото движение, но може да се използва и за целите на планирането и управлението в железопътния транспорт. При подходящо доработване на изходните данни е възможно автоматично генериране на циклите за работа на локомотивите с цел подпомагане на оперативното управление. Графическата интерпретация е възможна след сложно алгоритмично обработване на резултатните файлове, и може да реализира програмно чрез използване на подходящи (и готови) библиотеки за NET Framework .[62]

3. Планиране на експеримента. Реализация на модела. За реализиране на симулационния модел се използват данни за обслужваните влакове

в депо Пловдив. Използван е Типов график за оборота на локомотива (ТГОЛ) за електрически локомотиви локомотиви серия 44 за 2013 г. Фактическата приложена организация на работа изисква наличието на 9 броя локомотиви за всеки един ден от седмицата. Направената симулация по този ТГОЛ включва приемане на конкретните входни

данни свързани с ГДВ. За нуждите на Дисертационната работа са направени 50 реализации на имитационния модел за период от 7 дни. Получената обвръзка използва същия брой локомотиви и е сходна като показаната реализирана в депо Пловдив. За всяка една от направените седмични реализации на работа се използват изведените и представени зависимости в Глава 2. Времената за закъснение, се получат съгласно приетата Методика за моделиране на закъсненията на влаковете. Генерирането на случайните величини свързани със закъсненията става с приети средна стойност и средно квадратично отклонение, като тези стойности са различни за различните типове закъснения - гдв и лок . В софтуерната реализация на използвания Модел за обвръзка на влаковете с локомотиви има възможност числовите характеристики на наблюдаваните закъснения да се приемат със стойности получени в депа или железопътни участъци, така че в имитационния модел да се отразяват конкретните характерни особености на дадения участък. Обобщените резултати от реализирания модел са представени в Таблица. 10

Определянето на броят локомотиви за работа се получава чрез определяне на честотното разпределение по брой локомотиви за периода на наблюдение – 50 седмици. Получените резултати изразени чрез фиг.24 показват, че за реализирания график за ден са необходими от 7 до 9 локомотива през различните дни. Изразени в проценти – Фиг.25, се вижда, че над 50% от дните за работа са необходими 8 локомотива. В случая определянето на резервния парк се лимитира от максималния брой използвани локомотиви, в случая 9.

Таблица 10 Обобщените резултати

Поддържането на 9 локомотива в даденото депо в случая може да се подложи на

допълнителен анализ свързан с разходите за поддръжка и използване на 1 локомотив и евентуалните загуби от неудоволетворяване на транспортните потребности при необходимост от този локомотив в 8% от случайте. Такива анализи са възможни при наличие на значителна финансова информация и не са обект на настоящата разработка. От експлоатационна гледна точка необходимия парк локомотиви за осигуряване на така заложената дневна работа с отчитане на стохастичния характер на факторите влияещи върху движението е 7 локомотива с 2 локомотива за резерв.

Получените резултати от реализираната симулация показват значителни флуктуации на броя използвани локомотиви за работа и на времето за престой за обвръзка на влаковете. Средното време за престои в очакване на обввръзка за един локомотив е 2,5 часа със средно квадратично отклонение от 0,6 часа. За да може да се определи влиянието на наблюдаваните фактори – закъснения и отпаднали влакове върху броят на използвания тягов състав, се извършат допълнителна симулации с последователно фиксиран един параметър и увеличаван друг. Симулацията се извършва при график в които не се предвижда отпадане на влакове (PiГДВ=0), по този начин се елиминира евентуалното влияние на отпадането на влаковете върху следените параметри. В модела средното време за закъснение на влак се увеличава постепенно като се следи времето за обвръзка на влаковете и общото закъснение на влаковете. За прецизно определяне на търсената зависимост се използва техниката на повторение на опита с фиксирани стойности. Получените резултати са представени в Таблица.11

TПР, минути

Локомотиви в работа за седмица

Среден брой локомотиви в работа за ден

Отпаднали влакове за седмица

Брой влакове в движение за седмица

% на отпадналите влакове

Закъснения, минути за седмица

1 79462 52 8 26 128 16,9 979 2 79955 56 8 22 132 14,3 1304 3 77325 47 7 37 117 24,0 2113 4 81123 59 9 20 134 13,0 2113 5 82865 48 7 28 126 18,2 21136 76629 57 9 30 124 19,5 1085 7 80230 47 7 33 121 21,4 8908 79074 48 7 28 126 18,2 1020 9 75025 51 8 30 124 19,5 77610 79848 49 7 31 123 20,1 210411 78554 49 7 28 126 18,2 84712 88455 57 9 21 133 13,6 198013 78607 48 7 32 122 20,8 1163 14 74283 48 7 36 118 23,4 104715 81595 55 8 23 131 14,9 704 16 80238 50 8 30 124 19,5 203817 80977 56 8 26 128 16,9 590 18 78878 54 8 28 126 18,2 2522 19 83303 58 9 20 134 13,0 887 20 79805 54 8 24 130 16,9 1020 21 76425 47 7 26 128 16,9 1650 22 77730 52 8 30 124 19,5 1305 23 82586 55 8 23 131 14,9 906 24 73016 48 7 27 127 17,5 947 25 80895 48 7 28 126 18,2 1958 26 86070 53 8 21 133 13,6 923 27 79450 46 7 27 127 17,5 178328 75582 49 7 27 127 17,5 2749 29 81230 53 8 26 128 16,9 180530 73886 49 7 32 122 20,8 1303 31 79789 50 8 28 126 18,2 59132 78427 52 8 26 128 16,9 3347 33 77286 50 8 36 118 23,4 210834 72345 51 8 27 127 17,5 1753 35 73560 49 7 28 126 18,2 926 36 75612 53 8 31 123 20,1 759 37 75490 46 7 29 125 18,8 1824 38 84273 54 8 25 129 16,2 132039 82989 59 8 31 123 20,1 1227 40 80171 52 8 21 133 13,6 2192 41 76555 48 7 33 121 21,4 1113 42 85909 55 8 26 128 16,9 1251 43 80808 56 8 20 134 13,0 1242 44 78905 47 7 29 125 18,8 176145 79522 54 8 29 125 18,8 491 46 77481 51 8 33 121 21,4 260147 80512 58 8 23 131 14,9 982 48 77575 50 8 25 129 16,2 132149 75599 48 7 40 114 26,0 154650 74513 48 7 34 120 22,1 2038

 

Фиг.24

 

Фиг.25

При извършения анализ за установяване на взаимовръзка между данните с помощта на пакет за статистическа обработка на информация - STATGRAPHICS XVI, се получиха резултати представени в Приложение 2. При процедурата за установяване на статисти закономерности между времето за

обвръзка (броя използвани локомотиви) и закъсненията на влаковете при фиксиран брой влакове в ГДВ се изследва определен набор от зависимости. Като зависимост която описва най-добре взаимовръзката между наблюдаваните

параметри се установи експоненциалната зависимост. Уравнението има следния вид: (5.1) ПР

, , ∆ , минути При проверка за значимост на уравнението чрез критерий на Фишер, емпиричната

стойност на критерия е Fем = 97,7. Тя е значително по-голяма от теоретичната стойност (критичната) – Fт = 4,7, което дава основание да предположим, че предложената зависимост е значима и отразява характера на връзката между наблюдаваните параметри. Графическата интерпретация на връзката е представена на Фиг.26 Определянето на зависимостта между броя отпаднали влакове от ГДВ и времето за

обвръзка (ТПР) може да предостави информация за планиране локомотивната обвръзка. При наличие на информация на влаковете които отпадат от плана за движение, може да се предполага (изчисли) необходимия брой локомотиви за работа. При анализа на данните за установяване на статистическа закономерност, получената

зависимост е изразена чрез формула (5.2) 5.2 ПР 951119 571,45. , минути

Фиг.26

Където Ndrop e броя на отпадналите влакове от движението. При проверка за значимост на уравнението чрез критерий на Фишер, емпиричната стойност на критерия е Fем = 242,64 е значително голяма, което предполага значимостта на предложената зависимост. Графическата интерпретация на връзката е представена на Фиг.25 И при двете определени зависимости коефициента на корелация е над 0,8, което

показва че времето за престой в очакване на обвръзка (броят на локомотивите) е силно зависимо от броя на влаковете които са отпаднали от ГДВ и от закъсненията.

Фиг.27

Анализа на резултатите показват, че при увеличаване на закъсненията получени по различни причини броят на използваните локомотиви се намалява експоненциално до граница на минимално използвания брой. Натрупания „резерв” от време поради закъснения позволява преразпределение на локомотивите. Закъсненията обаче значително влошават качеството на предлаганата транспортна услуга. Освен броят на локомотивите необходими за работа, може да бъде определено и

тяхната локация по депата. Това разпределение позволява да се осъществи планираната обвръзка по поставения критерии. „Разчитането” на изходния файл в частта Мрежа депа показва броя на локомотивите, депата през дните на работа. Приложение 2. Фрагмент от файла има следния вид:

#54 - depot @ Po, day 2, In -> #63 - depot @ Po, day 3, Out, flow=4, cost=1440 #57 - depot @ Sf, day 2, Out -> #65 - depot @ Sf, day 3, Out, flow=1, cost=0 #63 - depot @ Po, day 3, Out -> #71 - depot @ Po, day 4, Out, flow=4, cost=0 #65 - depot @ Sf, day 3, Out -> #73 - depot @ Sf, day 4, Out, flow=1, cost=0 #67 - depot @ Sz, day 3, Out -> #75 - depot @ Sz, day 4, Out, flow=4, cost=0 #71 - depot @ Po, day 4, Out -> #79 - depot @ Po, day 5, Out, flow=4, cost=0 Представения пример показва номерът на върха #, в графовата структура,

принадлежността му към описваната мрежа, в случая Мрежа депа – depo. Съкращението на конкретното депо: Sf - София, Sz - Стара Загора, Po – Пловдив. Разглежданият ден и големината на преминалия поток (flow), в случая локомотив. Стойността за преминаване на единица поток по мрежата определя престоя на локомотивите в различните сегменти от графовата стуктура. В случая стойността на потока между #54 и #63 връх. Депо Пловдив е 1440 което означава че локомотива престоява един ден, между втория и третия ден. Нулевата стойност в другите депа, София и Стара Загора се обуславя от факта, че пристигналия локомотив е в деня на разглеждане и той не престоява цяло денонощия в депото. Формирането на стойността на локомотивите става при излизането от депото и представлява престоя от началото на денонощието до момента на заминаване на дадения влак които обслужва локомотива, съгласно представената в Глава 4 Методика за изграждане на Модел за обвръзка на влаковете с локомотиви и определяне на необходимия локомотивен парк. – Етап 4. В разгледания пример 9-те използвани локомотива се дислоцират в 3 депа: София,

Пловдив и Стара Загора. В депо София необходимия брой локомотиви за 7те дни на

работа е 1 брой от разглеждания тип локомотиви съгласно приетия ГДВ. За депо Пловдив (основно депо) и депо Стара Загора, получената обвръзка изисква наличието на 4 локомотива (по 4 за всяко депо) за всеки един ден от работа, което определя и структурата на разпределение на използваните локомотиви. Определянето на циклите (последователността) на работа на локомотивите в режима „Schedule – Random” е невъзможна поради множеството вероятностни промени които се отчитат при формирането на графовата структура и получаването на множество различни решения. Определянето на циклите може да се получи в режима „Schedule”, където параметрите на входа са приети детерминирани. Последователността на обхождане се извършва аналогично като в разгледания пример в точка 1. При реализация на наситен ГДВ, получената графова структура изисква допълнителен анализ при изготвянето на циклите за работа. Получените резултати за броя локомотиви в работа и резерв, както и за структурата

на локомотивния парк по депа, могат да послужат при планиране работата на локомотивните стопанства. Да се определи необходимия брой локомотиви в резерв осигуряващ устойчиво изпълнение на планираните превози в планиран дългосрочен период при прогнозиране на обемите от товари. Резултатите могат да се използват и при оперативното управление за подпомагане на решенията за изготвяне на обвръзка на локомотиви при промени в движението и локализирането на конкретен брой тягов подвижен състав в оборотните депа.

Глава VI. Заключение. Приноси. 1.Заключение Предложена методика и модел за определяне на броя локомотиви за работа в

железопътен участък е разработка, която има своята актуалност в оглед либерализация на транспортния пазар. Разгледаният подход и създаденото към него приложение предоставят на реалните оператори на железопътната инфраструктура инструмент за дългосрочно планиране на ресурсите си при наличието на моментна информация и прогнози свързани с обемите на превозите. Моделът може да се приложи практически за цялата мрежа, за различни оператори и да предостави решение за оптималното използване на тяговия състав. Дефинирането на разгледаната задача като потокова, дава възможност чрез въвеждането на допълнителни ограничителни условия върху потока (локомотивите) да се правят анализи на влаковото движение относно кратността на тягата. Представянето на работата на локомотивите чрез графова интерпретация позволява развитие на графовата структура, като се включват допълнителни възможности за отчитане на реалните експлоатационни ситуации например изолираното движение. В представения пример изолираното движение се определя след допълнителен анализ на получения баланс на локомотивите в гарите от участъка. Моделът и програмното приложение може да бъде доразвито в интерпретирането на резултатите и да служи отлично за нуждите на оперативното управление в движението на влаковете в режим без отчитане на влиянието на стохастичните фактори. Резултатите от предложената методика и създаденото софтуерно приложение към нея, могат значително да се прецизират при наличие и обработка на значителна статистическа информация свързана със закъсненията и влаковото движение в конкретен участък. Калибрирането на модела и възможността за отчитането на голяма

част от случайните явления свързани с движението позволява симулирането на работата на локомотивите и предполага получаване на резултати които определят адекватно необходимия брой локомотиви за работа и в резерв в разглежданите депа на участъка.

2.Научно-приложни приноси. 1)Общ научно-приложен принос на настоящия дисертационен труд е

представената комплексна методика за избиране на целесъобразна структура и основни експлоатационни параметри на локомотивния парк. Основните елементи на тази методика са глави 3,4 и 5 на дисертационния труд. Комплексната методика съдържа следните основни елементи: - методика за моделиране на въздействията на факторите със стохастичен характер върху нормативния график за движение на влаковете (гл.З);

- оптимизационен модел за обвръзка на влаковете с локомотиви и определяне на необходимия локомотивен парк (гл.4), който отчита влиянието на факторите със стохастичен характер;

- симулационен модел за определяне на работния локомотивен парк и локомотивите в резерв в депата (гл.5);

- планиране на експериментите и симулационно моделиране и - получаване на основни зависимости за големината на локомотивния парк в зависимост от стохастичните фактори (гл.5).

Всичките тези елементи на общата методика са системно свързани и взаимно зависими. Методиката има теоретично, научно и практическо приложение. 2) Представена е оригинална обобщена класификация на методите за определяне

на локомотивния парк (табл.4), като класификационните критерии са: начин, подход при реализация на метода; оптимизационен критерий и отчитане на влиянието на стохастични фактори.

3) Разработена е и представена методика за моделиране на въздействията на факторите със стохастичен характер върху нормативния график за движение на влаковете (гл.З), състояща се от следните елементи: дефиниране на факторите със стохастично въздействие (т.3.1, т.3.2); определяне на параметрите на факторите със стохастично въздействие при използване на статистическа информация в агрегиран и неявен вид (табл.5 и табл.6); структуриране на дърво на въздействията на стохастичните фактори върху ГДВ (т.3.3, фиг.9) и моделиране на закъсненията на влаковете по метода „Монте Карло" въз основа на дървото на въздействията (фиг.10).

4) Дефинирани са факторите със стохастично въздействие върху нормативния график за движение на влаковете (т.3.1, т.3.2) и са представени методи за определяне на техните параметри при използване на статистическа информация в агрегиран и неявен вид (т.3.1, т.3.2 и табл.5 и табл.6).

5) Представен е метод за структуриране на дърво на въздействията на стохастичните фактори върху ГДВ (т.3.3, фиг.9). Дървото на въздействията се използва за моделиране на неравномерността на влаковото движение и закъсненията на влаковете по метода „Монте Карло" (фиг.10).

6) Разработен е и е представен оригинален оптимизационен модел за обвръзка на влаковете с локомотиви и определяне на необходимия локомотивен парк (гл.4, ф-ла 4.15) за седмичен период от време. Моделът се реализира, чрез динамично структуриране на граф (фиг.16) с три подмрежи: влакова, описваща влаковото движение в началните и крайните гари; условна, отчитаща преминаването през дните от седмицата на влаковете и мрежа депа, която отчита престоя на локомотивите в депата. Моделът е потоков и се решава посредством използване на „алгоритъма на дефекта".

7) Разработен е и е представен симулационен модел за моделиране на обвръзката на влаковете с локомотиви (гл.5), който се състои от модул за моделиране на неравномерността на влаковото движение и закъсненията на влаковете по метода „Монте Карло" чрез дървото на въздействията (гл.З) и модул за оптимизация на обвързването на влаковете с локомотиви, чрез вече представения потоков модел (гл.4).

8) Получени са и са представени зависимости на локомотивния парк в зависимост от броя отменени влакове (ф-ла 5.2, табл.12 и фиг.25) и в зависимост от закъсненията на влаковете (ф-ла 5.1, табл.11 и фиг.24). Те са получени след прилагане на разработения симулационен модел. 3.Приложни приноси. 1. Комплексната методика за избиране на целесъобразна структура и основни експлоатационни параметри на локомотивния парк е приложена за части от българската железопътна мрежа и са представени съответните резултати.

2. Методиката за моделиране на въздействията на факторите със стохастичен характер върху нормативния график за движение на влаковете е приложена за части от българската железопътна мрежа, като резултатите са използвани в имитационния модел за определяне на локомотивния парк и структурата му.

3. Получен е закона за разпределение и точковите характеристики на случайната величина „закъснение на влаковете", като са отчетени причините за закъснение свързани с техническата надеждност на локомотивите и технологичната надеждност на превозния процес, като е използвана статистическа информация в агрегиран и неявен вид.

4. Представен е оригинален софтуерен продукт, който реализира модела за оптимизация на обвързването на влаковете с локомотиви и е основен инструмент за реализацията на симулационния модел. Софтуерният продукт е проверен със специално разработен за целта тестов пример. Разработеното приложение може да се използва за стратегически анализ и оперативни нужди при определяне на работата на локомотивите.

5. След планиране на експеримента е проведена симулация със симулационния модел за работата на железопътен участък с основно депо в град Пловдив и са получени зависимости на локомотивния парк в зависимост от броя отменени влакове и в зависимост от закъсненията на влаковете. Тези зависимости могат да се използват при планирането на работата в депата в перспектива при наличие на прогнозна информация свързана с обемите на превозите.