книга по моей диссертации (это не чисто диссертация, значительно сокращен обзор литературы, подправлены некоторые матмодели)

1. к.т.н. Кожанов Е.М.
Комплексное планирование поездной и местной работы
железнодорожных участков
рукопись для распространения в электронном виде
Вологда - 2013

2. 1
Содержание
Введение...........................................................................................................................3
Глава 1. Проблемы текущего планирования поездной и местной работы, обзор
выполненных в данной области исследований ............................................................7
1.1. Проблемы текущего планирования поездной и местной работы на
железных дорогах........................................................................................................7
1.2. Анализ научных исследований в области математических методов
планирования поездной работы и составления графиков движения поездов на
железных дорогах РФ..................................................................................................9
1.3. Анализ научных исследований в области планирования местной работы на
железных дорогах РФ................................................................................................16
1.4. Практический опыт оперативного планирования поездной и местной
работы на железных дорогах РФ .............................................................................24
1.5. Планирование железнодорожных перевозок на зарубежных железных
дорогах........................................................................................................................29
Глава 2. Разработка методики текущего планирования пропуска сквозных поездов
по участку.......................................................................................................................37
2.1. Постановка задачи. Структура исходных данных. Понятие «узла
отправления»..............................................................................................................38
2.2. Текущее планирование пропуска поездов по однопутному участку (на
основе «узлов отправления» без учёта времён на разгон и замедление).............44
2.3. Текущее планирование пропуска поездов по однопутному участку (на
основе «узлов отправления» с учётом времён на разгон и замедление)..............51
2.4. Текущее планирование пропуска поездов по однопутному участку на
основе частично-целочисленного линейного программирования........................57
2.5. Учёт дополнительных ограничений и требований в модели планирования
пропуска поездов по однопутному участку............................................................77
2.6. Корректировка математической модели планирования пропуска грузовых
поездов для её использования в планировании работы однопутного участка,
оснащённого полуавтоматической блокировкой ...................................................87
2.7. Корректировка математической модели планирования пропуска грузовых
поездов для её использования в планировании работы двухпутного участка....87
2.8. Совместное планирование пропуска пассажирских и сквозных грузовых
поездов........................................................................................................................93
2.9. Планирование пропуска поездов на участках, включающих одновременно
однопутные и двухпутные перегоны.......................................................................97
2.10. Учёт станционных интервалов различной продолжительности..................99
2.11. Взаимодействие системы текущего планирования работы участка с
планированием поездообразования.......................................................................101
Глава 3. Разработка методики текущего планирования местной работы участка105
3.1. Постановка задачи. Структура исходных данных для задачи расчёта
текущего плана местной работы............................................................................106
3.2. Определение порядка включения вагонов в местные поезда (проложенные
диспетчером «нитки», «твёрдые нитки» графика)...............................................111
3.3. Математическая модель построения текущего плана работы сборного
поезда по опорным станциям участка на основе булевых переменных ............120
3.4. Построение текущего плана работы сборного поезда по опорным станциям
участка на основе частично-целочисленного программирования с учётом
результатов пропуска пассажирских и сквозных грузовых поездов..................131
3.5. Использование обезличенных групп вагонов в математической модели
построения текущего плана работы сборных поездов по опорным станциям
участка ......................................................................................................................148

3. 2
3.6. Построение текущего плана развоза местных вагонов сборными поездами и
маневровыми локомотивами на основе частично-целочисленного
программирования с учётом результатов пропуска пассажирских и сквозных
грузовых поездов.....................................................................................................152
3.7. Учёт ограничений по времени работы и по занятости погрузо-выгрузочных
фронтов.....................................................................................................................160
Глава 4. Экономическая эффективность оптимизации текущего планирования
поездной и местной работы участка..........................................................................163
4.1. Экономическая оценка эффективности текущего планирования пропуска
поездов по однопутному участку..........................................................................163
4.2. Экономическая оценка эффективности текущего планирования пропуска
поездов по двухпутному участку...........................................................................172
4.3. Экономическая оценка эффективности текущего планирования местной
работы участка.........................................................................................................174
Заключение...................................................................................................................181
Литература ...................................................................................................................183
Приложение 1. Исходные данные примера планирования пропуска поездов на
участке Елец – Лужки Орловские..............................................................................201
Приложение 2. Исходные данные примера текущего планирования развоза
местных вагонов на условном участке......................................................................213

4. 3
Введение
В транспортной системе России железнодорожный транспорт
занимает ведущее место в перевозках грузов и пассажиров и вносит
значительный вклад в развитие экономики. На его долю приходится
более 80 процентов грузооборота и более 40 процентов
пассажирооборота. Важное место в эксплуатационной работе
занимает планирование и управление поездной и местной работой, в
том числе оперативное планирование работы участка.
Проблеме текущего планирования поездной и местной работы
участков и направлений в последнее время уделяется пристальное
внимание со стороны учёных и практиков железнодорожного
транспорта. Однако разработанные методики планирования являются
в большинстве своём эвристическими и, соответственно, не
позволяют получить оптимальные или близкие к ним результаты.
Результаты текущего планирования поездной работы участка
необходимы для нормального функционирования задачи
планирования поездообразования, что позволяет сделать вывод о
важной роли текущего планирования поездной работы участка в
системе оперативного планирования работы железнодорожного
транспорта.
Планирование в существующих системах основано на
информации, получаемой от базовых и опорных станций, которая
представляет собой уточнение контрольного времени завершения
накопления и готовности состава к отправлению. Также для
составления плана местной работы станции используется информация
о времени окончания формирования внутристанционных передач,
очерёдности и сроках подачи и уборки вагонов с пунктов погрузки и
выгрузки, порядок погрузки и формирования отправительских
маршрутов.

5. 4
Такая организация текущего планирования имеет ряд
недостатков:
• отсутствует пономерная информация о включении вагонов в
местные поезда, осуществляющие их сбор с опорных станций
на базовые, что не позволяет оперативно и достаточно
достоверно учитывать местные вагоны в существующей
системе расчёта поездообразования на технических станциях;
• поступающая от станций информация не является
оперативной, что не даёт возможности диспетчеру по местной
работе (ДНЦМ) оперативно реагировать на изменение планов
погрузки или выгрузки;
• динамическая вагонная модель автоматизированной системы
оперативного управления перевозками (АСОУП) не даёт
требуемой информации о наличии вагонов на фронтах
выгрузки, что затрудняет определение прогнозного времени
готовности вагонов к отправлению;
• отсутствуют варианты развоза местного груза и их оценка.
Отсутствие учёта местных вагонов в существующей системе
расчёта прогноза поездообразования на технических станциях не
позволяет ДНЦ планировать продвижение местных поездов по
участку, на который уже распланированы «нитки» графика движения
поездов, полученных по плану поездообразования, т.к. последний
носит весьма условный характер.
Решение проблемы разработки текущего плана поездной и
местной работы участка позволит повысить эффективность
эксплуатационной работы участков, позволит обеспечить систему
планирования поездообразования необходимой и достоверной
информацией, что будет способствовать повышению эффективности
выполнения оперативных планов работы участков железных дорог.

6. 5
В данной работе предпринята попытка разработки методики
текущего планирования поездной и местной работы для участков,
имеющих различное путевое развитие и оборудованных различными
средствами СЦБ и связи (автоматическая и полуавтоматическая
блокировка). При этом будут рекомендованы наиболее эффективные
математические модели для конкретных условий планирования.
В целом можно выделить следующие разделы:
1. разработка методики текущего планирования поездной и
местной работы участка с учётом взаимодействия с текущим
планом поездообразования;
2. разработка математической модели оптимизации текущего
планирования пропуска поездов по участку и рекомендаций по
её применению на однопутных и двухпутных участках,
оборудованных различными средствами сигнализации и связи
по движению поездов;
3. разработка математической модели оптимизации текущего
планирования местной работы участка с возможностью учёта
результатов текущего планирования пропуска поездов по
участку;
4. сравнение и анализ вариантов математических моделей
текущего планирования и разработка рекомендаций по их
применению на участках с различным техническим
оснащением.
Практическая ценность работы заключается в следующем:
- на основе разработанных математических моделей поездной и
местной работы участка возможна реализация комплексной системы
текущего планирования эксплуатационной работы железнодорожных
направлений при обеспечении увязки предлагаемой методики
текущего планирования работы участков с планированием
поездообразования на технических станциях;

7. 6
- разработанная методика оценки текущего плана работы
железнодорожного участка может быть использована не только для
оценки разрабатываемых планов, но и для оценки работы диспетчера
по местной работе;
- реализованные в предлагаемых математических моделях
принципы разработки плана пропуска поездов, а также принципы
развоза местных вагонов по участку могут быть использованы для
построения нормативных графиков движения поездов и нормативных
графиков организации местной работы на участке.

8. 7
Глава 1. Проблемы текущего планирования
поездной и местной работы, обзор выполненных в
данной области исследований
1.1. Проблемы текущего планирования поездной и
местной работы на железных дорогах
Текущее планирование поездной и местной работы входит в
состав оперативного планирования поездной и грузовой работы и
устанавливает в зависимости от изменений в оперативной обстановке
уточнение оперативного плана. Текущее планирование производится
для обеспечения выполнения суточных и сменных планов поездной и
грузовой работы железных дорог (результатов оперативного
планирования).
Оперативное планирование в общем случае преследует
следующие цели:
- освоение объёма работы предстоящих суток с учетом
выполнения технических норм, графика движения и плана
формирования поездов, а также с учётом рационального
использования подвижного состава, пропускной способности
железнодорожных линий и перерабатывающей способности станций в
условиях конкретных суток;
- обеспечение в конкретный период планирования выполнения
принятых к перевозке заявок;
- ликвидация допущенных отставаний в выполнении месячных
технологических норм;
- решение конкретных задач в планируемый период (пропуск
поездов определённой категории, достижение выполнения
определённых показателей и др.).
Задачи текущего планирования поездной и грузовой работы на
дорожном уровне управления включают:

9. 8
- разработку плана пропуска поездов по участкам, увязка планов
смежных участков, в т.ч. с соседними дорогами;
- разработку плана приема поездов станциями (исходя из плана
пропуска поездов по участку);
- расчёт плана поездообразования;
- распределение ниток графика движения поездов,
обеспеченных локомотивами и бригадами, между станциями узла;
- корректировку пономерного назначения поездов;
- составление плана развоза местного груза и порожних вагонов
под погрузку по выделенным грузовым станциям и опорным станциям
линейных районов.
Таким образом, текущий план местной работы на дорожном
уровне является частью текущего плана поездной работы и включает
планирование только по важнейшим станциям (крупным грузовым и
опорным станциям). Этот план дополняется планом
поездообразования. План поездообразования в свою очередь
рассчитывается исходя из результатов планирования пропуска
поездов по участку и результатов планирования местной работы.
Таким образом, процесс расчёта текущего плана поездной и местной
работы участка в увязке с планированием поездообразования должен
носить итерационный характер с несколькими циклами расчётов.
Оперативное планирование на линейном уровне включает в
себя планирование поездной и грузовой работы опорных станций,
крупных грузовых станций и совместно промежуточных станций и
работы участка в целом. На данном уровне цель оперативного
планирования – выполнение заданий по приему и отправлению
поездов и вагонов, в том числе порожних в регулировке, погрузке,
выгрузке, перевалке, сортировке грузов при условии выполнения
плана формирования поездов и основных качественных показателей
работы.

10. 9
Текущее планирование поездной работы участка включает в
себя планирование пропуска поездов по участку на 4-6 часов в увязке
с планированием поездообразования по участковым и сортировочным
станциям. Текущее планирование местной работы на линейном
уровне включает в себя планирование на 4-6 часов развоза груженых
и порожних вагонов по опорным станциям и станциям их назначения,
планирование сбора вагонов с промежуточных на опорные станции и
вывоз с опорных на базовые технические, планирование подач-уборок
на грузовые фронты. Текущее планирование осуществляется по
диспетчерским участкам (планирование пропуска поездов) и по
районам местной работы (РМР) и отделению в целом (планирование
местной работы).
1.2. Анализ научных исследований в области
математических методов планирования поездной
работы и составления графиков движения поездов на
железных дорогах РФ
Планирование поездной работы является одной из важных задач
эксплуатационной науки. Данной задаче посвящено множество
трудов, рассматривающих её с различных точек зрения. В данном
параграфе рассматриваются, в основном, различные математические
методы планирования поездной работы, а также математические
методы построения графиков движения поездов, поскольку
заложенные в них принципы могут быть использованы при
построении текущего плана пропуска поездов по участку.
К.т.н. Завьяловым Б.А. для оптимизации планирования и
оперативной корректировки предлагается метод пошаговых
расчленённо-связных поездных расчётов [131]. Суть данного метода
состоит в том, что поиск оптимального варианта плана пропуска

11. 10
поездов по станциям участка проводится для каждой группы поездов
отдельно. В качестве начальных условий для решения каждой
полученной таким образом отдельной задачи принимается
фактическое время прибытия поездов или расчётное время по
результатам предыдущих решений. Последнее условие связывает
между собой «расчленённые решения» в одно целое. Однако в
условиях существующих вычислительных мощностей возможно
рассмотрение так называемых конфликтных ситуаций не
«расчленённо», а в целом на участке на протяжении всего периода
планирования. К сожалению, современными учёными данный вопрос
не рассматривался.
К.т.н. Самариной Н.А. в [96] подробно изложена методика
разработки двухпутного графика движения поездов, направленная на
поиск оптимального варианта графика движения, что является
существенным шагом в переходе к точным методам расчёта графиков
движения поездов. К недостаткам методики можно отнести
необходимость корректировки получаемого графика движения
поездов и использование определённых до начала расчёта схем
прокладки сборных поездов. Однако, не смотря на некоторые
недостатки, работа вносит существенный вклад в развитие точных
методов построения графиков движения поездов.
Оперативному прогнозированию поездной работы посвящена
диссертация к.т.н. Макарова В.М. [67], в которой прогнозирование
выхода поездов с участка осуществляется на основе установления
взаимосвязи между факторами и прогнозируемым показателем. План-
график пропуска поездов по участку строится на основе
моделирования движения поездов по участку. Моделирование
осуществляется дискретно с шагом 1 км, скорость поездов изменяется
на каждом шаге моделирования в зависимости от сложившейся на
участке ситуации. Однако при использовании различных методов

12. 11
моделирования недостаточно внимания уделено разрешению
конфликтных ситуаций, возникающих при пропуске поездов.
Д.т.н. А.А. Поплавским и к.т.н. А.И. Лизуновым в [86]
предлагается разрабатывать сквозные планы-графики движения
поездов для сетевого направления с заполнением их ниток поездами
из оперативного прогноза поездопотоков для данного направления.
Основой таких графиков, по мнению авторов, должен стать
нормативный график движения поездов с выделением ниток «ядра»
(твёрдых ниток). Модуль оперативного прогноза продвижения
поездопотоков «реализован на базе статистической обработки
информации», однако суть такой обработки не приведена, что не
позволяет судить о достоверности методики. Модуль оперативного
планирования пропуска поездов в сквозном режиме основан на
выборе ниток графика из нормативного графика, однако возможно и
оперативное назначение сквозных расписаний (порядок назначения
таких расписаний авторами не раскрывается).
К.т.н. В.Я. Вайнштейном в [17] предлагается получать прогноз
подхода поездов к станциям на основе использования «обоснованных
стандартов продвижения поездов по участкам» с учётом
возможностей станций и участков, с использованием «коллективного
опыта поездных диспетчеров, исключая при этом элементы
субъективизма». На следующем этапе прогнозирования подхода
поездов к станциям автором предлагается спрогнозировать вероятные
отклонения в исходной информации с использованием теории
вероятностей. Система является самообучающейся за счёт анализа
данных о фактических отклонениях от машинных планов за
предыдущий период. Однако данная методика является эвристической
и приближённой, что не позволяет получить оптимальный или
близкий к нему результат.

13. 12
Докторами технических наук, профессорами А.Ф. Бородиным и
В.И. Некрашевичем [14] предложено использовать совмещённый
вариантный график движения поездов (СВГД), в котором следует
выделять до пяти категорий ниток в зависимости от характера
изменения вагонопотоков. В оперативном режиме определяется
вариант технологии работы направления исходя из стабильных
объёмов перевозок предстоящего месяца; осуществляется проверка
возможности вывоза планируемого вагонопотока по твёрдым ниткам
графика, назначение в случае необходимости дополнительных
поездов. Таким образом, организация пропуска поездов
осуществляется по заранее составленным расписаниям, а в случае
сбоев диспетчерский аппарат вынужден разрабатывать мероприятия
по вводу поездов в твёрдый график. Поэтому даже при такой
организации движения сохраняется необходимость в оперативном
планировании пропуска поездов по участку. В этом случае должен
быть скорректирован критерий составления оперативного плана
пропуска поездов по участку – например, минимум суммарного
отставания поездов от твёрдого графика или максимум введённых в
график грузовых поездов.
Методы построения нормативного графика движения
поездов. Поскольку методы, используемые при построении
нормативного графика движения поездов, могут быть использованы
для построения оперативных планов пропуска поездов по участку, то
целесообразно рассмотреть труды, посвящённые разработке
нормативных графиков движения поездов.
В [108] к.т.н. Г.Н. Тихоновым предложена методика построения
максимального однопутного графика движения поездов, основанная
на эвристическом алгоритме прокладки линий хода грузовых поездов.
Общее число вариантов построения графика движения поездов
рассматривается как функция выбора начальных точек линий хода

14. 13
грузовых поездов и числа решений конфликтных ситуаций.
Предложено линии хода грузовых поездов прокладывать в первую
очередь на максимальном перегоне с соблюдением минимального
времени стоянки грузового поезда в случае его конфликта с другим
поездом, что позволяет принять фиксированную схему прокладки
грузовых поездов на максимальном перегоне. Предусматривается
также ограниченное количество пачек на максимальном перегоне, что
также снижает количество рассматриваемых вариантов. Однако
получение каждого варианта графика проводится как сумма
оптимальных решений, полученных в «ограниченных зонах», которые
определяются для каждого поезда в отдельности. Такой процесс
построения графика не обеспечивает получение оптимального
варианта.
К.т.н. Романовым А.П. предложен «эвристический метод
отыскания оптимума с использованием программы «просмотр
вперёд» [95]. Суть такого метода состоит с составлении сначала
схематичного узлового графика с равномерной прокладкой поездов и
увязкой оборота локомотивов с последующим автоматизированным
построением графика путём максимального просмотра вперёд и
решением конфликтных ситуаций. Отмечается, что найденный
вариант является неоптимальным, но при этом затраты времени на его
поиск незначительны и поэтому такая методика может быть
применена для построения и корректировки графика движения
поездов.
В работах д.т.н. Б. дел. Рио. [7, 8] для построения графика
движения суточный период разбивается на интервалы, в каждом из
которых анализируется вся совокупность конфликтных ситуаций. При
определении наилучшего варианта на каждом интервале использован
критерий минимума суммы стоянок с учётом различных категорий
поездов. Алгоритм является итерационным (пошаговым), без

15. 14
обратной связи; не учитывается требование равномерного подвода
поездов к техническим станциям, не проведены опытные расчёты на
реальных участках.
Впервые строгий метод по расчёту графиков движения поездов
был введён в работах Барткуса А.Г. [9, 10]. Данный метод –
модифицированный метод линейного программирования для решения
комбинаторных задач. Для задачи построения графика движения
поездов критерием является функция расходов, связанных с простоем
поездов:
1 1
( ) ,
m n
j ij
j i
L x c x
= =
= ∑∑
где ijx - время простоя j-ого поезда на i-ой станции, включая
времена на разгон и замедление;
jc - коэффициент «ценности» поезда.
В качестве ограничения выступает требование безопасного
проследования поездов по перегонам:
1
' ''
1
,
p
ij jjp jjp
i
x b b
+
=
≥ ≠≤∑
где
' ''
,jjp jjpb b - величины времени взаимодействия поезда j с
поездом j на перегоне p соответственно в случаях когда перегон
занимается первоначально поездом j или j .
Общее количество ограничений при этом оценивается в 20-30
тысяч для реальных участков. К недостаткам такого метода также
можно отнести отсутствие проверки ограничений по числу
приемоотправочных путей на промежуточных станциях, отсутствие
«суточного замыкания» нормативного графика. Однако данная
методика является одной из немногих попыток строгой формализации
(1.1)
(1.2)

16. 15
процесса составления графика движения поездов, что, несомненно,
заслуживает внимания и дальнейших проработок.
Автоматизация составления однопутных графиков движения,
основанная на выделении особых «зон», в которых локализуется
перебор вариантов, предлагается д.т.н. Козловым И.Т. и к.т.н.
Тихоновым Г.Н. [49, 50]. В этих работах также выбран оптимальный с
точки зрения вероятности потери качества при неверно принятых
решениях способ выделения «зон». Тихоновым Г.Н. предпринята
попытка переноса логики инженера-графиста на язык программы. Для
направлений с небольшой загрузкой это оказалось эффективным
методом, но на направлениях с автоблокировкой и с большой
загрузкой пропускной способности составленный ЭВМ график
оказался хуже графика, составленного инженером-графистом. Это
связано с недостатками метода по освоению пакетного движения.
Ещё один итерационный метод расчёта графика движения
поездов был предложен Колотием П.Г. и Джалиловым Д.Ю. [51].
Метод предполагает формирование совокупности начальных точек
появления поездов на расчётном участке и определение наилучшего
варианта решения конфликтных ситуаций. Совокупность
конфликтных ситуаций определяется фиктивным продолжением
линий хода на два перегона вперёд по отношению к
рассматриваемому раздельному пункту. Времена прибытия на
граничные станции определяются с помощью случайного
распределения. Для получения варианта, близкого к оптимальному,
требуется рассчитать большое количество вариантов, что
неприемлемо для практического применения.
В диссертации к.т.н. Державец Г.И. [28] предпринята попытка
учесть недостатки предыдущих методов построения графика
движения поездов. В связи с этим предложено осуществлять
совместную прокладку поездов всех категорий, составлять график

17. 16
движения на направлении в целом, а не поучастково. Для реализации
этих предложений вводится понятие «базисного решения», в качестве
которого рассматривается параллельный график грузовых поездов и
на основе которого проводится поиск вариантов непараллельного
графика движения поездов с частичным сохранением расписаний и
схем скрещений грузовых поездов. Таким образом, метод является
эвристическим, но вместе с тем имеет математически точный
алгоритм формирования графика, эффективность которого
подтверждена практическими расчётами.
В работе д.т.н. Тишкина Е.М. [110] отмечается большая
трудоёмкость расчётов при использовании строгих методов
построения графиков движения поездов на однопутном участке.
Однако при этом отмечается возможность использования метода
ветвей и границ (с ветвлением по вариантам скрещений поездов),
приводится пример расчёта. Но расчёт был выполнен вручную,
опираясь на приведенный словесный алгоритм, что затрудняет его
программную реализацию и, как следствие, проверку на более
сложных задачах (например, для реальных участков).
Проведённый анализ научных трудов показал, что для решения
задачи планирования пропуска поездов и задачи построения
нормативного графика движения поездов использовались, в основном,
эвристические методы, которые не позволяют получать оптимальные
варианты. Применяемые для решения таких задач строгие методы не
учитывают некоторые технологические ограничения.
1.3. Анализ научных исследований в области
планирования местной работы на железных дорогах РФ
К проблеме планирования местной работы обращались многие
ученые и инженеры транспорта с момента становления

18. 17
железнодорожного транспорта и по настоящее время, что указывает
на актуальность данного вопроса. Проблемы планирования местной
работы рассматриваются в двух аспектах: методы оперативного
планирования местной работы (сменно-суточного планирования) и
оптимизационные задачи планирования местной работы.
Методы оперативного планирования местной работы.
Задачи оперативного и текущего планирования тесно связаны и
должны рассматриваться совместно. Отечественными учеными
решено множество задач в оперативном планировании местной
работы.
Задача текущего (почасового) планирования местной работы
впервые ставится в работе С.Л. Альтермана и А.И. Сметанина [3].
Основой текущего плана местной работы считается информация о
наличии местного груза, получаемая диспетчером по 3-ч или 6-ч
периодам от станций и соседних отделений. Отмечается также, что
для более полной информации целесообразно устанавливать по
входным станциям отделения непрерывный учёт поступления вагонов
под выгрузку (ведомость балансового наличия местного груза), что в
условиях современных АСУ происходит автоматически. По мнению
авторов, план-график почасового развоза местного груза должен
содержать план развоза вагонов по станциям и диспетчерским
участкам, план отправления поездов с местным грузом с участковых
станций и пунктов погрузки, план прибытия поездов с разложением
местного груза на станции выгрузки (с указанием рода груза).
Основной критерий при разработке плана – равномерный подвод
вагонов к крупным пунктам выгрузки. Одновременно с планом
почасового развоза составляется наряд-задание на формирование
поездов с местным грузом.
Задача оперативного руководства развозом местных вагонов
изложена в работе к.т.н. В.А. Волкова, к.т.н. Д.Ю. Левина, к.т.н. В.Д.

19. 18
Лермана [19]. Основная идея оперативного руководства развозом
местного груза – наиболее полное использование выгрузочных
возможностей грузовых фронтов. Для решения этой непростой задачи
предлагается рассматривать продвижение местных вагонов не только
в местных поездах, но и в транзитных поездах, планируя тем самым и
работу сортировочных станций в части формирования и
расформирования поездов. Все эти меры должны обеспечить
максимальную выгрузку и, как следствие, ускорить оборот вагона и
повысить основные показатели эксплуатационной работы отделений и
дорог в целом. Данный подход к максимизации выгрузки как
основной цели подразделения заслуживает пристального внимания и
дальнейшей разработки с опытными расчетами планов, с
моделированием результатов работы по рассчитанным планам, с
расчетом основных показателей работы по предлагаемой схеме и
сравнением этих показателей с имеющимися на данный момент
величинами.
Особого внимания заслуживают исследования д.т.н.,
профессора Л.П. Тулупова и его школы, посвященные оперативному
планированию работы участков и направлений [76, 117, 118, 120, 123,
124].
В работе [76] основное внимание уделено исходным данным,
подробно описан Ситуационно-эвристический метод прогнозирования
(СЭМП), который на протяжении длительного периода времени
использовался в промышленной эксплуатации для оперативного
планирования показателей дорожных планов. Особый интерес
представляет глава, посвященная дальнейшему совершенствованию
системы оперативного управления перевозочным процессом, в
которой описаны реализованные в настоящее время модели
состояний подвижных объектов. Также предложено в рамках развития
автоматизированной системы текущего планирования работы

20. 19
сортировочной станции (АСТП) ввести дифференциальные нормы
времени продвижения поездов и выполнения операций, что не
реализовано на настоящий момент (аналогичные предложения, но
только по оперативному нормированию дифференцированных
перегонных времен хода грузовых поездов приводятся в [124]).
Однако отмечается, что проводить полное самообучение и полную
самокорректировку «в оперативное технологически ограниченное
время» нецелесообразно. В настоящее время вычислительные
мощности позволяют проводить подобные корректировки в
оперативном режиме, что должно в значительной степени повысить
достоверность расчетов.
Суточное планирование погрузки исходит из имеющихся в
наличии порожних вагонов. Причем распределенные вагоны
принимаются за нормативы для предстоящей погрузки. Профессором,
д.т.н. Л.П. Тулуповым и инженером М.Е. Смирновой предложено
рассчитывать эти нормативы по критерию наименьших затрат на
подготовку вагонов [123]. Расчет сводится к решению транспортной
задачи. В качестве критерия выбран минимум затрат на обеспечение
заявок на погрузку, в качестве ограничений приняты условие
удовлетворения всех заявок и следующее условие: число
распределенных вагонов не должно превышать имеющиеся ресурсы.
Задача не является линейной, но для ее реализации на ЭВМ
допускается упрощение: стоимость подачи и уборки прямо
пропорциональна количеству подаваемых вагонов.
В работе [118] уделяется большое внимание многодневному,
сменно-суточному и текущему планированию с применением ЭВМ.
Отмечено, что при планировании на 3-6-часовые периоды
необязательно точное планирование – достаточно указать операции с
примерным временем их начала. В работе [118] также приводится
требование поминутного определения операций на период 1-1,5 часа

21. 20
текущего планирования. Однако такой совмещенный план будет
затруднителен для понимания, поэтому целесообразно
разрабатываемый план отображать с точностью, которая определяется
в зависимости от настроек для каждого пользователя индивидуально.
В исследовании к.т.н. В.И. Зверева [32] рассматривается задача
оптимизации формирования местных поездов на технических
станциях и их работы на участке. Предлагается формирование
местных поездов на технических станциях осуществлять с подборкой
групп по станциям работы поезда и по районам и фронтам грузовой
работы. В рамках текущего планирования осуществляется расчёт
плана-графика работы местных поездов на основе прогнозируемого
времени отправления (прогноз является результатом моделирования
формирования местного поезда на технической станции), на основе
оперативно рассчитываемых времён следования поезда по перегонам
и моделирования остановок на станциях работы. В части маневровой
работы на станции проводится расчёт кратчайших путей подачи
вагонов с учетом занятости фронтов. Задача определения станций
работы с местным поездом решается без ее развертывания по оси
времени, а только с учетом возможных схем совместной работы
сборного поезда и маневровых локомотивов. Все задачи
формализованы как оптимизационные, для них предложены методы
решения.
Оптимизационные задачи планирования. В работе д.т.н.
Тишкина Е.М., к.т.н. Макарова В.М., д.т.н. Климанова В.С. [113]
отмечается наличие разрыва между технологическим и техническим
обеспечениями местной работы, что «приводит к крупным потерям на
стыке между магистральным и промышленным транспортом». Для
решения этой проблемы предлагается сократить межоперационные
простои от прибытия вагона на станцию до подачи на грузовой фронт,
осуществлять отправление вагона со станции без задержек,

22. 21
регулировать интенсивность обслуживания подъездных путей в
соответствии с темпами выполнения грузовых операций на грузовых
фронтах, размещать вагоны в точно назначенных местах. Для решения
этих задач разработана математическая модель местной работы
станции, разработан комбинаторный метод сортировки вагонов, суть
которого подробно изложена к.т.н. В.М. Макаровым в [66, 68, 69].
При этом осуществлен переход от ручного расчёта плана маневровой
работы по формированию многогруппных составов к расчету на ЭВМ
(«Электронный составитель»). В работе [68] на основе ситуацонно-
эвристического метода нормирования (СЭМН) предлагается
определять прогнозные времена выполнения грузовых операций.
Однако в данной работе не приводится оценка отклонений
прогнозируемой величины от фактического времени выполнения
грузовых операций.
В диссертационной работе к.т.н. Прилепина Е.В. [89]
формализована задача развоза местного груза. К исходным данным
относятся структура полигона, информация о вагонах (в подходе и на
полигоне), массив ниток местных поездов, матрица затрат на
обслуживание определённого вагона определенным поездом.
Основным преимуществом метода является учёт всех затрат на
реализацию текущего плана местной работы и построение плана с
учётом этих затрат. Однако использование твёрдых ниток графика для
местных поездов и затем использование метода последовательного
назначения вагонов на нитки графика по минимальной стоимости
может не дать оптимального варианта решения задачи текущего
планирования местной работы отделения. Ставится, но не решается
вопрос об автоматическом построении ниток графика местных
поездов (решается только на основе графиков оборота локомотивов).
Основной схемой поиска решения задачи развоза местного груза
является последовательное рассмотрение возможностей включения

23. 22
вагонов в поезда, следующие по твёрдым ниткам графика, прицепные
группы, вывозные поезда. Это объясняется затратами времени и
ресурсов на выполнение маневровой работы.
К.т.н. Абрамовым А.А. в [1] рассмотрена математическая
модель, оптимизирующая моменты отправления местных поездов с
технической станции. Основной критерий модели – минимизация
времени нахождения вагонов в узле и на участке. Отмечается наличие
множества вариантов взаимного расположения точек отправления
местных поездов. Процедура расчетов упрощается за счёт
установления определенной оптимальной точки отправления первого
поезда (например, для развоза вагонов к началу работы фронтов).
Ограничивающий фактор при выборе времени отправления второго
поезда – некруглосуточный режим работы некоторых грузовых
пунктов. Расчёты по оптимизации точек отправления осуществляются
для грузового пункта, имеющего наибольшее значение
продолжительности грузовых операций (с учетом времени на подачу
вагонов). Условием оптимального отправления местного поезда
является максимальная переработка вагонопотока, поступившего от
момента отправления первого поезда и до окончания работы
грузового фронта. Отметим, что изложенный способ решения задачи
плохо подходит для текущего планирования, для которого
необходимо определять оптимальные времена отправления в
ближайшие 4-6 часов. Неизвестно, возможно ли принять момент
начала периода планирования за оптимальное время отправления
первого поезда. Возможно, при этом не будет достигнут максимум
переработки вагонопотока, поступившего после отправления первого
поезда.
В исследовании к.т.н. Солоп И.А. [99] осуществлено развитие
методов математического моделирования технологических процессов
местной работы, которое включает в себя моделирование

24. 23
нестационарности технологических процессов, усовершенствованные
экспертные процедуры принятия решений, выбор наилучшего
варианта изменения существующей системы организации местной
работы на участке. Экспертные процедуры принятия решений могут
быть использованы в оперативном и текущем планировании для
выбора наиболее рационального варианта выполнения работы в
конкретной, сложившейся на определенный момент ситуации. Однако
получить детализированный до вагона план с помощью них не
представляется возможным.
Автоматизация диспетчерского руководства на участке
рассмотрена в работе [16] к.т.н., проф. Г.А. Платонова, в которой
поставлена и решена задача автоматизации решений диспетчера, что
является, по сути, построением текущего плана. Справедливо
отмечается, что работа нескольких сборных поездов на одном
направлении за одни сутки имеет несколько существенных
недостатков: простои вагонов на всех станциях участка маршрута их
следования до станции назначения, большой коэффициент съёма
сквозных поездов сборными, необходимость смены локомотивных
бригад при длительном нахождении поезда в движении. Однако
предложенный способ организации движения сборных поездов (в
одном направлении отправляются два попутных сборных поезда,
каждый из которых обслуживает только часть станций, причем
множество этих станций не пересекаются) при всех преимуществах
(сокращение потерь вагоно-часов, уменьшение коэффициента съема)
требует дальнейших исследований, особенно в части организации
движения сборных поездов при следовании значительного количества
вагонов на одну станцию участка или при равномерном поступлении
вагонов назначением на одну станцию участка, так как при этом
нецелесообразно накопление вагонов для конкретного сборного

25. 24
поезда, а необходимо их разделение между несколькими сборными
поездами.
1.4. Практический опыт оперативного планирования
поездной и местной работы на железных дорогах РФ
При автоматизации текущего планирования местной работы
необходимо учитывать действующие нормативные документы. В
настоящей диссертации автором учтены требования, изложенные в
Инструкции по оперативному планированию поездной и грузовой
работы железных дорог, которая «является технологической и
методологической основой для проектирования комплексов задач
автоматизации оперативного планирования поездной и грузовой
работы железных дорог» [36]. Согласно данной инструкции, текущее
планирование входит в состав оперативного планирования и
представляет собой «уточнение пониточного плана отправления
грузовых поездов», как транзитных, так и местных. Однако
приведенный в инструкции порядок планирования поездной работы
определяет только последовательность расчёта плановых показателей
и передачи информации и не определяет основные положения и
рекомендации по разработке пониточного плана отправления
грузовых поездов.
Попытка разработки пониточного плана пропуска грузовых
поездов предпринята в рамках системы ГИД «Урал-ВНИИЖТ».
Однако процесс текущего планирования пропуска поездов в этой
системе не направлен на поиск оптимального варианта или близкого к
нему. Таким образом, система работает в прогнозном режиме, а не в
управляющем.
В Сетевой интегрированной информационно-управляющей
системе (СИРИУС) и в Автоматизированной системе управления

26. 25
местной работой (АСУ МР) прогноз подхода поездов по стыкам и к
важнейшим («базовым») станциям выражается количественно (с
разбивкой по интервалам) и вычисляется на основе норм продвижения
поездов по участкам и норм обработки на технических станциях, что
не в полной мере соответствует даже прогнозному режиму, а не
только управляющему.
Порядок планирования местной работы определяется Типовым
технологическим процессом организации и управления местной
работы на отделении железной дороги [107]. Порядок составления
технологического процесса регламентируется соответствующими
методическими указаниями [71].
Планирование развоза местного груза и назначение местных
поездов на полигоне осуществляются следующим образом:
• диспетчер по местной работе (ДНЦМ) в границах своего
района управления планирует работу местных поездов (сборных,
вывозных, передаточных), включая планирование их работы по стан-
циям участков; определяет порядок отправления сборных поездов с
технических станций и передает план маневровым диспетчерам
(ДСЦ);
• ДСЦ технических станций передают информацию о
готовности и порядке отправления сборных, вывозных и
передаточных поездов поездному диспетчеру (ДНЦ);
• ДНЦ, имея информацию о готовности местных поездов к
отправлению с технических станций, планирует отправление местных
поездов на конкретные нитки графика (или в определённые моменты
времени);
• дежурный по отделению (ДНЦО) рассматривает перед
началом периода текущего планирования каждый составленный ДНЦ
план отправления сборных поездов, устраняет рассогласования по

27. 26
использованию диспетчерских локомотивов, вносит необходимые
корректировки и производит предварительное его утверждение;
• на основании утвержденного ДНЦО текущего плана
составообразования и отправления местных поездов ДНЦМ (в
границах своего района управления) разрабатывает текущий планы
развоза местного груза с опорных станций по прикреплённым
станциям назначения вагонов, подготавливает для смен станций
работы местных поездов задания по прицепке и отцепке вагонов,
подаче-уборке вагонов на места общего пользования и подъездные
пути (в отношении станций или грузовладельцев с большим объемом
работы), а для опорных станций также задания по развозу и сбору
местного груза и обслуживанию грузовых фронтов прикрепленных
станций;
• разработанные на 6-часовой период текущие планы со-
гласовываются в дорожном центре управления перевозками (ДЦУ) с
поездными диспетчерами и утверждаются дежурным по району
управления (ДРУ).
• пониточный и почасовой контроль выполнения текущего
плана осуществляется диспетчерской сменой следующим образом:
- ДНЦО – контроль выполнения развоза местного груза,
выполнения грузовых и маневровых операций на станциях,
разработка регулировочных решений по ускорению продвижения
местного груза к местам выгрузки, выдача соответствующих указаний
ДНЦМ;
- ДНЦМ - контроль развоза местного груза по опорным
станциям участка, выполнения заданий по обслуживанию
прикрепленных станций маневровыми локомотивами опорных
станций, по подаче и уборке вагонов на станциях; контроль
своевременного подвода порожних вагонов к пунктам погрузки,
своевременного отправления по регулировочным заданиям порожних

28. 27
вагонов по окончании с ними грузовых операций, контроль
своевременного осмотра и подготовки порожних вагонов к
предстоящей погрузке.
Текущим планом развоза местных вагонов определяется:
• номера поездов, которые должны быть сформированы и от-
правлены в течение периода планирования (4-6 часов), с указанием
станций работы поездов, порядка отцепки-прицепки к ним вагонов;
• число (и номера) вагонов, которые будут включены в составы
местных поездов на технических станциях;
• прогнозные времена готовности вагонов к отправлению на
станциях работы сборных поездов, диспетчерских локомотивов,
станциях формирования вывозных поездов;
• номера транзитных поездов, к которым должны быть прице-
плены или отцеплены от них вагоны, с указанием числа (и номеров)
вагонов, станции прицепки и отцепки, время прибытия поезда на
станцию прицепки и отцепки, продолжительности операций по
прицепке и отцепке;
• номера и порядок работы диспетчерских локомотивов (нитки
графика движения, станции работы, количество и номера
прицепляемых и отцепляемых вагонов, подлежащих подаче или
уборке).
Помимо нормативных документов интересен опыт отделений
железных дорог, который включает множество методов оперативного
планирования, не закреплённых в нормативных документах, но
активно использующихся на практике.
Организация планирования местной работы Ростовского
отделения на Северо-Кавказской дороге [115] предусматривает
текущее планирование местной работы по 3-часовым периодам во
взаимодействии ЦУМРов и ДЦУ, которое проявляется как на этапе

29. 28
разработки плана так и в процессе оперативного управления развозом
местных вагонов.
Автоматизация развоза местного груза в пределах станций на
Омском отделении Западно-Сибирской дороге [94] позволила
рассчитывать оптимальный порядок развоза вагонов по подъездным
путям с выдачей вариантов выполнения, что значительно повысило
эффективность выполнения местной работы станции.
На Самарском отделении Куйбышевской железной дороги в
рамках малозатратной технологии [132] было проведено объединение
маневровых средств участка, введено единое управление
маневровыми локомотивами, осуществляется оперативное
планирование местной работы на участке. Составление оперативного
плана носит пошаговый характер: сначала определяется минимальное
количество маневровых средств на участке (суммированием часов
работы маневровых локомотивов), затем проводится распределение
маневровых локомотивов между промежуточными и опорными
станциями, установление рациональных схем маневрового
обслуживания малодеятельных промежуточных станций; на
последнем этапе оценивается эффективность увеличения числа
маневровых средств на участке (за счет уменьшения простоя вагонов).
Несомненное достоинство такой системы оперативного планирования
– более полное использование ресурса маневровых локомотивов,
определения участка их работы заново на следующий период
планирования. К недостаткам можно отнести разделение процессов
определения минимального числа маневровых локомотивом и
увеличения их числа для сокращения простоя местных вагонов. Эти
два вопроса требуют комплексного рассмотрения.
На Московско-Курском отделении оперативное планирование
поездной и грузовой работы осуществляется исходя из фактического
вагонопотока [93]. При этом изменяется способ расчета задания на

30. 29
развоз вагонов, которое по новой методике рассчитывается не через
коэффициент развоза, а исходя из наличия на начало плановых суток
и гарантированного поступления вагонов с достаточным
технологическим сроком, т.е. из тех вагонов, которые в следующие
сутки реально могут оказаться на технических станциях участка.
Также практикуется отправление одногруппных поездов маневровым
локомотивом, что позволяет ускорить доставку вагонов на станцию
выгрузки. Однако оперативное планирование (и в частности -
текущее) должно проводиться комплексно, т.е. решение о применении
тех или иных приёмов должно приниматься с учетом возможности
применения других приёмов и методов.
На малодеятельных линиях, на которых к тому же работают
локомотивы, обслуживающие местные поезда, возможна следующая
технология работы с местными вагонами, применённая на Брянском
отделении Московской железной дороги [26]. В данной технологии
местные вагоны развозятся и собираются сборными поездами. При
этом локомотивы сборных поездов выполняют только отцепки-
прицепки на станциях. Грузовые фронты обслуживаются
локомотивами пригородных поездов, которые находятся на этих
станциях по обороту.
1.5. Планирование железнодорожных перевозок на
зарубежных железных дорогах
Анализ зарубежного опыта показал, что в Западной Европе
уделяется большое внимание планированию грузовых перевозок
совместно разными странами. С этой целью создана Организация по
трансъевропейскому планированию (FTE). Одним из ее предложений
является координирование составления графиков движения для
грузовых и пассажирских поездов [91]. Железные дороги Европы

31. 30
широко используют специализацию отдельных линий для грузовых
перевозок, закладывают в графике нитки грузовых поездов,
использование которых пассажирскими поездами не допускается.
Национальное общество железных дорог Франции использует
предварительное планирование продвижения вагонов для
определения маршрутов и времени их следования [138]. На
сортировочных станциях рассчитывается формирование поездов,
выявляются затруднения переработки вагонов на станциях.
Планирование перевозок осуществляется путем определения групп
вагонов, в которых может быть перевезен заявленный груз, с
указанием в какие поезда они включаются. На следующем шаге
определяется конкретная группа, в которую войдет вагон с
перевозимым грузом. Для каждого вагона определяется резерв
времени доставки. Вагоны с нулевым резервом времени получают
наибольший приоритет при расформировании поездов. При этом
существуют три режима скорости доставки вагонов. В первую
очередь в поезда включаются вагоны с наибольшей скоростью
доставки.
Железные дороги Японии выполняют в основном перевозку
пассажиров. Грузовые поезда составляют незначительную часть и
отправляются по требованию. На некоторых линиях отсутствует
возможность такого отправления [40]. Это связано с ограниченными
резервами пропускной способности и отсутствием системы
оперативного планирования продвижения поездов. В таких случаях
возрастают простои грузовых поездов в ожидании отправления.
На железных дорогах Индии предлагается в процессе
планирования вводить данные о принятых к отправлению грузах и на
этой основе определять потребность в подвижном составе, выбирать
маршруты следования грузов до станций их назначения [88]. В
качестве метода планирования выбирается моделирование работы

32. 31
станций и участков. Время хода поездов принимается не постоянным,
а зависящим от типа подвижного состава, рода груза и мощности
локомотива. Также предусмотрена возможность назначения
дополнительных поездов, в том числе вне графика и при сбоях в
движении. Поданные заявки могут быть отменены грузоотправителем
за 48 часов до реализации заявок, поэтому расчет плана целесообразно
проводить на двое суток.
Множество трудов зарубежных авторов посвящено
планированию пропуска поездов, в особенности его математическому
моделированию.
В [157] описывается система поддержки принятия решений для
поездного диспетчера, разработанная на Norfolk Southern Railroad,
которая заключается в частичном переборе схем пропуска с целью
составления эффективного расписания поездов. План пропуска
поездов, составленный по такой методике, может охватывать период
до суток и может быть рассчитан как для однопутных так и для
двухпутных линий. Такой план может быть выполнен за счёт
закладываемых в нём резервов, но он не является оптимальным в
отношении пропуска поездов. В системе SCAN I [153] предлагается
модель поддержки принятия решений для разработки графика
движения поездов и графика путевых работ. Их совместная
разработка позволяет сформировать наиболее рациональный график,
устойчивый к непредсказуемым изменениям в оперативной ситуации.
В [146] изучалась проблема расписания в отношении
пассажирских поездов железнодорожной системы Европы.
Предлагаются алгоритмы и решения для однопутных линий. В [147] и
[148] эта проблема получила дальнейшее развитие. В [147] в модель
был включён выбор путей, занимаемых поездами по прибытии, и
были также учтены стоянки на остановочных пунктах на всём
маршруте следования поезда. В [148] в модель введены двухпутные

33. 32
линии. Однако данные модели были разработаны исключительно для
пассажирского движения и не учитывают особенности грузового
движения.
В [154] предлагается модель оптимизации графика грузовых
поездов на всей сети с целью использования её как части системы
контроля реального времени. Цель – помочь диспетчеру определить
необходимое время по главным станциям маршрута. Полученные
таким образом результаты могут быть использованы в такой
диспетчерской модели как система SCAN I. Предлагается частично
целочисленная модель, в которой в основном рассматривается
текущая дислокация поезда и его приоритет относительно других
поездов. Авторы также предлагают два метода решения: достаточно
простой эвристический поиск и метод локального поиска.
В [151,152] изучается проблема пропуска грузовых поездов на
однопутных линиях с критерием минимума времён следования
поездов по участкам. Задача сформулирована как задача частично
целочисленного программирования, в которой времена прибытия и
отправления поездов – непрерывные переменные, а варианты решения
конфликтов – булевые переменные. В [152] для решения задачи
применяется метод ветвей и границ, а в [151] наряду с методом ветвей
и границ применяются также гибридные алгоритмы и простая
эвристическая процедура. Недостаток данных моделей – учёт в
ограничениях только конфликтных ситуаций и временных
ограничений. Не учтены ограничения по длине станционных путей, по
количеству путей для обгона и скрещения на промежуточных
станциях.
В [143] описывается применение эвристических «жадных»
(Greedy) алгоритмов для расчёта графика движения поездов и
решения проблемы пропуска поездов на однопутных линиях. Данные
эвристические алгоритмы являются расширением предыдущей работы