Моделирование задачи рациональной организации и технологии работ по восстановлению верхнего строения железнодорожного пути

На этапе принятия решения на организацию восстановления верхнего строения пути должны решаться и оптимизационные задачи по выбору не только эффективных способов заготовки восстановительных материалов и способов их укладки, но и эффективных способов транспортировки, перегрузки, сборки, ремонта и производства других работ. Такая постановка задачи позволит повысить эффективность использования людских и материальных ресурсов, ведущих машин и механизмов, а также сократить сроки выполнения путевых работ на восстанавливаемом железнодорожном участке.

Ключевые слова: восстановление верхнего строения пути, производство работ, моделирование, эффективный, оптимальный, рациональный вариант.

В Железнодорожных войсках сформировалось несколько способов восстановления верхнего строения пути, которые условно можно разделить на две группы [1].

Первая группа предназначена для восстановления пути с разрушенными рельсами и включает в себя следующие способы:

• — укладка полномерных рельсов;
• — использование рельсовых рубок, соединенных между собой накладками или сваркой.

Вторая группа применяется при полном разрушении рельсошпальной решетки и включает в себя следующие способы:

• — замена разрушенной рельсошпальной решетки готовыми звеньями;
• — раздельная укладка пути с использованием рельсов, шпал, скреплений.

Замена путевой решетки может осуществляться укладкой звеньев путеукладчиком, железнодорожными или автомобильными кранами [2].

В настоящее время, на этапе разработки решения на восстановление участка железнодорожного пути решается задача выбора пунктов и способов местных заготовок. Как правило, заготовка восстановительных материалов осуществляется с применением тех же машин и механизмов, что и при восстановлении (укладке) пути.

Вместе с тем, наличие пунктов заготовки восстановительных материалов, их удаление от объектов восстановления, наличие материалов на складах частей, возможности по транспортировке материалов и другие факторы существенно влияют на выбор способов восстановления верхнего строения пути.

Вышеизложенное дает основание утверждать, что задачу выбора способов восстановления верхнего строения пути целесообразно решать совместно со следующими задачами:

• 1. Выбор пунктов и способов заготовки восстановительных материалов. восстановление железнодорожный рациональная моделирование
• 2. Организация транспортировки материалов к восстанавливаемым объектам (местам сборки звеньев) или перегрузочным площадкам (при комбинированной транспортировке).
• 3. Устройство звеносборочных баз, площадок для сортировки материалов и сборки рельсошпальной решетки, устройство перегрузочных площадок и других работ.

Совместное, и тем более оптимальное решение этих задач, позволит повысить эффективность использования людских и материальных ресурсов, ведущих машин и механизмов, а также существенно сократить сроки выполнения восстановительных работ.

Решение представленной задачи предполагает разработку модели выполнения согласованного во времени комплекса работ, которая дает возможность заблаговременного изучения вариантов развития восстановительного процесса и выбора для практической реализации такого, который обеспечивает наилучшие показатели по выбранному критерию [3].

В общем виде модель организации работ по восстановлению верхнего строения пути и технологию его восстановления целесообразно представить в виде дерева возможных вариантов организации работ (рис. 1).

Данная модель является многошаговой, в которой процесс принятия решений может быть разбит на отдельные этапы (шаги) [4].

Процесс выбора рациональной организации и технологии работ по восстановлению верхнего строения пути является многошаговым, при котором строительно-восстановительная система переходит из начального состояния (заготовка восстановительных материалов) в конечное состояние (восстановление верхнего строения пути). Последовательное преобразование системы (по шагам) достигается с помощью некоторых мероприятий, ,…,, которые составляют управление строительно-восстановительной системой:

,…, ,.

где — решение принятое на к-м шаге, переводящее систему из состояния в состояние. Принятое решение на к-м шаге заключается в выборе наиболее эффективных способов производства работ, ,…, .

Состояние строительно-восстановительной системы в конце к-го шага зависит только от предшествующего состояния системы и принятого решения на данном шаге. Эта зависимость обозначается в виде:

= ,).

Варьируя альтернативными решениями, можно получить различную эффективность процесса организации и технологии восстановления верхнего строения пути по каждому из возможных вариантов, которую можно оценивать количественно целевой функцией Z, зависящей от начального состояния системы и от выбранного управления :

—)-;

Под эффективностью понимается оценка результата процесса. В рассматриваемой задаче это показатель трудозатрат, который необходимо минимизировать.

Если показатель эффективности к-го шага восстановительного процесса, который зависит от состояния в начале этого шага и решения, принятого на этом шаге обозначить через ,), то целевая функция данной модели должна иметь следующий вид:

Задачу пошаговой оптимизации представленной модели, на основе принципов динамического программирования можно сформулировать следующим образом: определить совокупность допустимых решений (по заготовке восстановительных материалов, их транспортировке, сборке и др.), ,…,, переводящих систему из начального состояния в конечное состояние и минимизирующих показатель эффективности (трудозатраты). Управление системой, при котором будет достигаться минимум целевой функции, будет оптимальным управлением.

Изложенный подход на основе принципов динамического программирования, позволит в дальнейшем сформулировать задачу рациональной организации и технологии работ по восстановлению верхнего строения пути с целью повышения эффективности восстановления железных дорог в боевых условиях.

Рис. 1. — Модель дерева организации и технологии работ по восстановлению верхнего строения пути

• 1. Лопай С. Д. Восстановление железнодорожного пути и сооружений. — М.: Изд. «Транспорт», 1973. 327 с.
• 2. Калугин Ю. Б. Организация строительства железных дорог. Курс лекций. — СПб. ВТУ ЖДВ РФ, 2004. 476 с.
• 3. Кандауров И. И. Математические методы исследования операций и их применение в управлении тылом. Учебное пособие. Л.: ВАТТ.1979. 256 с.
• 4. Калихман И. Л., Войтенко М. А. Динамическое программирование в примерах и задачах. Учебник. Высшая школа. 1979. 129 с.
• 5. Вагнер Г. Основы исследования операций. Том 1. — М.: Изд. «Мир», 1972. 337 с.
• 6. Г. Вагнер Основы исследования операций. Том 3. — М.: Изд. «Мир», 1973. 504 с.
• 7. Coskun O. Optimal probabilistic compression of PERT networks, J. Construct. Eng. Manage. 110: pp 437−446.
• 8. Feng C.W., L. Liu and S.A. Burns, (2000) «Stochastic construction time-cost tradeoff analysis». J. Сomput. 23 p.
• 9. Магомадова Х. А. Методологические подходы формирования инновационно-инвестиционного механизма средозащитных инноваций в строительном комплексе //Инженерный вестник Дона, 2012, № 4 (часть 2) URL: ivdon.ru/magazine/archive/n4p2y2012/1463/.
• 10. Ивакин Е. К., Вагин А. В. Классификация объектов малоэтажного строительства // Инженерный вестник Дона, 2012, № 3 URL: /ivdon.ru/magazine/archive/nly2012/937/.

References:

• 1. Lopaj S.D. Vosstanovlenie zheleznodorozhnogo puti i sooruzhenij [Restoration of a railway track and constructions]. M.: Izd. «Transport», 1973. 327 p.
• 2. Kalugin Ju.B. Organizacija stroitel’stva zheleznyh dorog [Organization of construction of the railroads]. Kurs lekcij. SPb.: VTU ZhDV RF, 2004. 476 p.
• 3. Kandaurov I.I. Matematicheskie metody issledovanija operacij i ih primenenie v upravlenii tylom [Mathematical methods of a research of operations and their application in management of the back]. Uchebnoe posobie. L.:VATT. 1979. 256 p.
• 4. Kalihman I.L., Vojtenko M.A. Dinamicheskoe programmirovanie v primerah i zadachah [Dynamic programming in examples and tasks]. Uchebnik. Vysshaja shkola. 1979. 129 p.
• 5. Vagner G. Osnovy issledovanija operacij [Bases of a research of operations]. Tom 1. M.: Izd. «Mir», 1972. 337 p.
• 6. G. Vagner Osnovy issledovanija operacij [Bases of a research of operations]. Tom 3. M.: Izd. «Mir», 1973. 504 p.
• 7. Coskun O. Optimal probabilistic compression of PERT networks, J. Construct. Eng. Manage., 110: pp 437−446.
• 8. Feng C.W., L. Liu and S.A. Burns, (2000) «Stochastic construction time-cost tradeoff analysis». J. Somput. 23 p.
• 9. Magomadova H.A. Inћenernyj vestnik Dona (Rus), 2012, № 4 (part 2) URL: ivdon.ru/magazine/archive/n4p2y2012/1463/.
• 10. Ivakin E.K., Vagin A.V. Inћenernyj vestnik Dona (Rus), 2012, № 3 URL: ivdon.ru/magazine/archive/nly2012/937/.