Главная Минимаркер Железнодорожный транспорт Минимаркер Железнодорожные станции и узлы (ЖДСУ) Минимаркер Применение математических методов и ЭВМ при проектировании станций и узлов

Применение математических методов и ЭВМ при проектировании станций и узлов

Страница 3 из 3

Железнодорожные станции (узлы) относятся к объектам, которые называют сложными системами. Не уточняя этого понятия, рассмотрим лишь некоторые важные свойства систем этого класса.

Иерархичность. В станциях (узлах) можно выделить, по крайней мере, два явно выраженных иерархических уровня – узловой и станционный. Их целевые функции не совпадают непосредственно, и существует относительная независимость уровней друг от друга и станций между собой.

Многокритериальность. Вследствие того, что целевые функции отдельных станций и узла в целом не совпадают полностью, критерий оптимальности представляет собой вектор.

Управляемость. Процессы в узлах существенно управляемы. Управление осуществляется в относительно случайной среде. Поэтому потоки в узлах нельзя считать ни полностью управляемыми, ни полностью случайными.

Взаимосвязь процессов. Транспортные процессы в узлах тесно связаны между собой. Изменение работы одной станции отражается на другой, взаимозависимы и отдельные устройства на станциях.

При создании модели станций и узлов необходимо учитывать эти свойства. В расчетах при проектировании и развитии станций и узлов используют как традиционные математические методы, так и линейное, нелинейное и динамическое программирование, теорию массового обслуживания, теорию графов, теорию сетей и т.д.

В последние годы начинают применяться новые методы имитационного моделирования: потенциальной эффективности, самоорганизующихся моделей и комбинированный метод. Применение этих методов позволяет строить модели, которые практически адекватны реальным транспортным объектам. Их использование позволяет выбрать оптимальный вариант развития железнодорожных станций и узлов, с точки зрения экономической эффективности, исследовать технологические процессы на проектируемых станциях, определить и наметить пути усиления пропускной способности станций и узлов.

В последнее время рядом крупных ученых предложено направление в методах исследования сложных систем, заключающееся в необходимости создания «синтеза моделей» или «имитационных систем». Последние представляют собой комплексы имитационной и математической модели. Такой подход позволяет объединить достоинства формальных оптимизирующих и имитационных моделей, которые компенсируют их недостатки.

В настоящее время в инженерных расчетах наиболее широко используются выражения, основанные на решении дифференциальных уравнений или описанные законами теории массового обслуживания.

Дифференциальные уравнения. Они используются зачастую для отыскания оптимального числа путей в парках, интервала между поездами или маневровыми подачами, рациональной мощности технических устройств и т.п. Считается, что оптимизируемый параметр непрерывно зависит от одного или нескольких аргументов. Иногда процессы описываются в дискретном виде, тогда используются, так называемые, разностные уравнения. Не учитываются случайные колебания.

Теория массового обслуживания. Модели используются для описаний случайных процессов, протекающих на станциях, чаще сортировочных. Потоки представляются случайными (неуправляемыми). Это слишком большое огрубление реальности, где станционные процессы существенно управляемые. Модели теории массового обслуживания (ТМО) возникли как реакция на излишнюю детерминизированность используемых до этого методов и сыграли определенную положительную роль в развитии транспортной науки. По сути дела, модели ТМО решают следующую задачу: сколько технических средств потребуется и какие возникнут простои вагонов при переработке потоков. Прежде чем применять модели ТМО, необходимо убедиться, что колеблющиеся потоки являются действительно случайными и ролью управления можно пренебречь.

Математическое программирование. Наиболее известны модели линейного, квадратичного программирования. Линейное и квадратичное программирование используется в основном в сетевой постановке для распределения потока на некоторой транспортной сети. Оптимальной считается некоторая статическая схема потоков. Динамическое программирование применяется при решении задач многоэтапного развития железнодорожной сети, для сокращения размерности многовариантных задач. Оптимум тоже статический (точка в n-мерном пространстве), динамическим является лишь процесс его поиска. Задачи являются детерминированными, так называемое вероятностное программирование не нашло заметного применения в транспортной науке.

Наиболее перспективным направлением при оптимизации транспортных узлов является создание гибридных систем оптимизации, включающих в себя имитационную модель, набор формализованных оптимизирующих моделей узла и блок их стыковки.

Оптимизирующие модели должны в наибольшей мере отображать характерные свойства узла, т. е. должны быть не статическими, а динамическими, учитывать случайные факторы и допускать возможность введения векторного критерия.

Модели, предназначенные для изучения взаимодействия станций с прилегающими участками, характерны полным отсутствием описания станционных передвижений и укрупнением имитации основных технологических процессов.

Комплекс программ моделирования работы объекта включает в себя ряд блоков.

Построение модели по блочной структуре позволяет наиболее легко видоизменить ее и, тем самым, приспосабливать к решению разнообразных задач. Эти основы математического моделирования применяются, например, для расчетов сложных видов соединений путей с применением ЭВМ. Автоматизация этих расчетов обеспечивает высокую точность и резко сокращает затраты инженерно-технического труда. Особенно эффективно применение ЭВМ при проектировании переустройства горловин в стесненных условиях, когда необходимо отыскать оптимальное решение из большого числа возможных вариантов.

Для расчетов отдельных элементов горловин станции или в полном ее виде по расчетным уравнениям соединений путей разрабатывается специальный алгоритм расчета, т. е. схема последовательного выполнения расчетов с получением поэтапных их результатов, сопоставления их с оптимальным размещением рассчитанного элемента горловины на плане станции; в случае приемлемости решения предусматривается дальнейшее продолжение расчетов взаимосвязанных элементов станции. По разработанному алгоритму составляется программа, вводится в ЭВМ, выполняется весь математический расчет заданного элемента по алгоритмам расчета соединения путей в автоматическом режиме.


© 2013 - 2017 Учебно-образовательный портал "Все лекции"
Материалы, представленные на страницах нашего сайта, созданы авторами сайта, присланы пользователями, взяты из открытых источников и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Все авторские права на материалы принадлежат их законным авторам.
Разработка сайта - Скобелев Алексей





Яндекс.Метрика