Авторы: Афонин Константин Валерьевич, Честа Александр Викторович

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №12 (12) декабрь 2009 г.

Статья просмотрена: 30 раз

Библиографическое описание:

Афонин К. В., Честа А. В. Управление живучестью и безопасностью процесса роспуска составов на сортировочных горках // Молодой ученый. — 2009. — №12. — С. 33-36.

Важность решения проблемы обеспечения безопасности и живучести при создании систем автоматизированного управления сортировочной горкой (СГ) трудно переоценить. В процессе управления роспуском составов значимую роль в настоящее время играет человек, привносящий в процедуру управления скатыванием отцепов присущие ему недостатки: эмоциональность, ограниченные возможности по скорости счета, охвату числа контролируемых и управляемых факторов, предрасположенность к уставанию и, часто, непрофессионализм /1/.  

Управлять живучестью и безопасностью можно на основе совершенствования различных сфер и направлений деятельности: технической, технологической, организационной. Разработка новых технических средств, их резервирования – традиционный путь повышения технической составляющей живучести и безопасности сортировочного процесса.

В качестве технологических усовершенствований процедуры управления роспуском составов на СГ можно предложить следующую идеологию: согласовывать скорость роспуска составов с загрузкой парка приема станции, с одной стороны, и возможностями парка отправления, с другой. Если нет настоятельной потребности по первому условию (парк приема не загружен) или ограничены возможности по второму (парк отправления «забит» неотправленными составами), то и нет необходимости увеличивать скорость роспуска составов на СГ, что ведет к снижению живучести и безопасности процесса. В результате этого согласования происходит увеличение параметров живучести и безопасности без ухудшения показателей перевозочного процесса в целом по сортировочной станции.

В решении задачи повышения безопасности и живучести сортировочного процесса важна роль математических методов, позволяющих перевести исследование в плоскость формализованных подходов и с системных позиций /2/.

Введем для дальнейшего исследования заданного объекта два показателя безопасности: fтб – технологической безопасности, fэб – экономической безопасности, и один показатель живучести fж , как функции средней скорости роспуска отцепов v на СГ. Все три показателя примем нормированными на отрезке от 0 до 1 включительно.

Несложные рассуждения позволяют предположить вид и параметры этих зависимостей. Введем двумерное признаковое пространство исследования v0f (см. рис. 1).

 

 

Рис. 1. –  Графическое представление живучести fж , технологической fтб  и экономической  fэб  безопасности роспуска в зависимости от ее скорости

 

Очевидно, что двум искомым графикам fтб(v) и fж(v) принадлежат точки (0, 1) и (vк, 0) этого пространства. Рассматриваемые функции убывающие, причем с увеличением скорости роспуска темп их убывания возрастает. Это позволяет предположить квадратичную зависимость v от f. На рисунке схематично представлены искомые зависимости. Они полностью определяются следующими параметрами:

- vк1  - для показателя живучести;

- vк2  - для показателя безопасности.

Иными словами: мы предположили наличие двух критических средних скоростей роспуска vк1  и vк2  при которых теряется живучесть системы и ее безопасность, что подтверждается практическими наблюдениями.

На рисунке изображено vк1  меньше vк2 . Действительно, как правило, вначале теряется живучесть системы, а затем возникают проблемы с ее безопасностью.

Аналитический вид исследуемых параметров достаточно просто определяется из высказанных предположений. Имеем:

fтб(v)=(( vк2 - v )/ vк2)0,5   и   fж(v)=(( vк1 - v )/ vк1)0,5                       (1)

При нулевой скорости роспуска экономическая безопасность fэб(v) принимает минимальное нулевое значение (требуются нерыночные, реанимационные меры), то есть  fэб(0) = 0, и растет пропорционально скорости, таким образом, вид этой линии – прямая, выходящая из начала координат:

fэб(v) = аv .                                                                         (2)

Значения критических скоростей vк1  и vк2  задают эксперты – горочные операторы (в работающей системе они могут быть скорректированы на основе анализа статистики работы СГ), а параметр а в соотношении (2) определяется рыночными ценами на услуги транспортной системы.

Таким образом, появляется возможность перейти к математическим формализмам теории многокритериальной оценки транспортных процессов на СГ.

Проиллюстрируем возможность использования математических методов многокритериального анализа и управления живучестью и безопасностью процесса скатывания отцепов на примере следующих данных (экспертная оценка):

vк1 =5,  vк2  = 7, а = 0,2 ,                                            (3)

рассматривая в качестве критериев Ji работы сортировочной системы, введенные выше показатели:

J1 = fж(v),    J2 = fтб(v) ,    J3 = fэб(v).                                          (4)

Решаются следующие задачи.

1.      При назначенном значении одного критерия (модифицированный метод главного критерия) рассчитываются наилучшие остальные показатели работы. Например, пусть требуется обеспечить живучесть системы не менее  J1 =0,8, тогда скорость роспуска не должна превышать значения v=1,8, а значения остальных критериев соответственно будут равны J2 = 0,86, J3 = 0,36. Это их максимально возможные значения, то есть решалась задача максимизации J2 или J3 при ограничении на значение J1.

2.      Осуществляется аддитивная свертка критериев J1,  J2 и J3 при заданных значениях весовых коэффициентов: а1 = 1,  а = 0,  а = 1. Требуется найти решение, доставляющее максимум обобщенного критерия J0.

Результаты расчетов по (1) – (3) сведены в таблицу 1.

 

Таблица 1. – Свертка критериев

N

V

J1

J3

J0

 

5,0

0.53

1,00

1,53

1

5,5

0,46

1,10

1,56

2

6,0

0,38

1,20

1,58

3

6,5

0,27

1,30

1.57

 

6,7

0,11

1,44

1,55

4

7

0

1,4

1,4

Анализируя последний столбец табл. 1, легко определить зону предпочтительного управления. Это скорость роспуска v = 6 м/с.

Перейдем далее к учету организационных и экономических факторов в задаче повышения безопасности и живучести.

Рассмотрим два фактора, существенным образом влияющие на экономическую безопасность предприятия. Это прибыль P , получаемая предприятием, и себестоимость транспортной услуги S. Используем развиваемый в работе многокритериальный подход к оценке живучести и безопасности. В соответствии с выделенными факторами введем критерии. Так как прибыль и себестоимость имеют различный масштаб и размерность, предварительно нормируем их, сведя к интервалу [0, 1]. Формулы:

J1 = (P - minP)/(maxP - minP)  и   J1 = (S - min S)/(max S - min S)             (5)

определяют вид и параметры вновь введенных критериев, безразмерных и изменяющихся на интервале [0, 1].

Далее считаем указанную процедуру выполненной.

Данные, отражающие статистику наблюдений зависимости критериев от скорости, имеют вид таблицы 2 (точки на рис. 2).

 

Таблица 2. – Результаты анализа зависимости значений критериев от скорости скатывания отцепов

      v

Ji

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

J1

0,32

0,55

0,68

0,84

0,94

0,98

1,00

J2

0,02

0,04

0,08

0,14

0,25

0,36

0,50

 

Она позволяет, используя, например, МНК, построить аналитические зависимости исследуемых критериев. Первый критерий (прибыль) имеет вид:

J1 = – 0,4 + 0,56v – 0,05 v2 ,                                           (6)

 второй (себестоимость) задается выражением:

J2 = 0,12 – 0,14v + 0,05 v2 .                                             (7)

Смотри сплошные линии на рис. 2.

Если задать ограничения, определяющие заданные факторы экономической безопасности предприятия:

J1 = P > 0,6,   J2  = S  < 0,4,                                                  (8)

то из (6) и соотношения (8) следует интервал допустимых скоростей (2,2; 9), а из (7) и (8) следует допустимая область (0; 3,96).

Рис. 2.  – графическое представление критериев живучести и безопасности

 

Пересечение этих интервалов дает промежуток скоростей безопасного роспуска, согласованных по обоим критериям (2,2; 3,96). Исходя из требования максимальной живучести (иначе, минимизируя вероятность выхода за «ненадежные» границы допустимой области), оптимальным считаем середину найденного интервала, то есть v=3,08 м/сек.

Применим этот же метод алгоритмической надежности, не переходя к аналитическим соотношениям (6) и (7) непосредственно по данным таблицы 2.

Скорости 1,5 м/c и 2 м/c «выпадают» из рассмотрения, как не удовлетворяющие первому требованию (8), скорость 4,5 м/c не удовлетворяют второму требованию. Из оставшихся учитываемых дискретных скоростей: 2,5 м/c, 3 м/c и 3,5 м/c, 4 м/c следует выбрать среднее, то есть 3 м/c или 3,5 м/c, а точнее 3,25 м/c, что вполне удовлетворительно соответствует первому расчету.

 

Литература:

1. Емельянов А.М., Котик М.А. Ошибки человека-оператора (психологический и кибернетический аспекты). – М.: Знание. 1987. – 64 с. (Новое в жизни, науке, технике; Сер. «Транспорт». № 12).

2. Лябах Н.Н., Шабельников А.Н. Техническая кибернетика на железнодорожном транспорте: Учебник. – Ростов-на-Дону: Издательство СКНЦ ВШ, 2002. – 283 с.

 

 

Основные термины (генерируются автоматически): скорости роспуска, роспуска составов, скорость роспуска, скорость роспуска составов, процесса роспуска составов, управления роспуском составов, скорости роспуска отцепов, скорости роспуска темп, скорости роспуска экономическая, fэб  безопасности роспуска, скоростей безопасного роспуска, свертка критериев j1, безопасностью процесса, роспуском составов значимую, безопасности сортировочного процесса, статистики работы СГ, зависимости значений критериев, наблюдений зависимости критериев, скорости скатывания отцепов, графическое представление критериев.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос