Seria: T R A N SPPR T z.48 N r kol. 1604
Grzegorz K A R O Ń
APLIKACJE W SPO M A G A JĄ C E PRO CES K O O R DYNAC JI ZAM KNIĘĆ T O R O W Y C H
S tr e s z c z e n ie . W o p ra c o w a n iu p r z e d s ta w io n o p ro g ra m w s p o m a g a ją c y k o o rd y n a c ją z a m k n ię ć to r o w y c h z u w z g lę d n ie n ie m w sp ó ln y c h stra t w r u c h u p o c ią g o w y m n a p rz y k ła d o w y m f r a g m e n c ie s ie c i k o le jo w e j.
APPLICATIONS FOR COORDINATION OF RAILWAY CLOSURES
S u m m a r y . T h e m e th o d o f ra ilw a y tr a c k s c lo s u re s c o o rd in a tio n h a s b e e n p r e s e n te d in th e article. T o m a k e th is c o o rd in a tio n m o re e ffic ie n t th e so ftw a re a p p lic a tio n h a s b e e n d e sig n e d a n d it h a s b e e n p r e s e n te d o n n u m e ric e x a m p le in th e a rtic le .
1. W STĘP
P la n o w a n e o k re s o w e n a p ra w y e le m e n tó w s ie c i k o le jo w e j w y m a g a ją z a m y k a n ia to ró w sz la k o w y c h , c o m o ż e z m n ie js z y ć lic z b ę k u rs u ją c y c h p o c ią g ó w n a s z la k u , a ty m sa m y m z m n ie js z y ć p r a c ę p rz e w o z o w ą . K o o rd y n a c ja ty c h z a m k n ię ć z u w z g lę d n ie n ie m w sp ó ln y c h stra t ru c h o w y c h , p r z y d u ż e j lic z b ie n a p ra w , d łu g im o k re s ie n a p ra w c z y m - k ilk a d z ie s ią t d n i, d u ż e j lic z b ie s z la k ó w (ok. 4 0 0 s z la k ó w w s ie c i k o le jo w e j Ś lą s k a ) je s t s k o m p lik o w a n y m p ro c e s e m . W a rty k u le p r z e d s ta w io n o o p ro g r a m o w a n ie
w sp o m a g a ją c t a k ą k o o r d y n a c ją w o p a rc iu o p rz y k ła d o w y fr a g m e n t s ie c i k o le jo w e j.
284 G. K aroń
2. K O O R D Y N A C JA Z A M K N IĘ Ć TO R O W Y C H
Z a m k n ię c ie to ru s z la k o w e g o p o w o d u je p o w s ta n ie s tra t r u c h o w y c h w y ra ż o n y c h lic z b ą p o c ią g ó w o d w o ła n y c h n a c z a s z a m k n ię c ia . L ic z b a ta j e s t z a le ż n a o d d o b o w e g o o b c ią ż e n ia s z la k u , r e z e r w y p rz e p u s to w o ś c i o ra z c z a su tr w a n ia z a m k n ię c ia w c ią g u d o b y . W p rz y p a d k u s z la k ó w , k tó r e p o s ia d a ją r e z e r w ę p r z e p u s to w o ś c i; c z a s trw a n ia z a m k n ię c ia w c ią g u d o b y d e te r m in u je w ie lk o ś ć stra t r u c h o w y c h n a sz la k u . D la
— q0 —q
sz la k ó w z re z e r w ą p r z e p u s to w o ś c i ( r = — ' ' ) 0) m o ż n a o k re ś lić d o p u s z c z a ln ą
w a rto ś ć te g o c z a s u , p o p rz e k r o c z e n iu k tó re j w y s tę p u ją s tra ty . P rz y jm u ją c , że d o p u s z c z a ln y c z a s z a m k n ię c ia n a s z la k u p o w in ie n b y ć ta k i, a b y w ie lk o ś ć s tra t b y ła ró w n a re z e rw ie p rz e p u s to w o ś c i, to z n a c z y a b y p o c ią g i o d w o ła n e n a c z a s z a m k n ię c ia m o g ły z o sta ć o b s łu ż o n e w p o z o s ta ły m o k re s ie d o b y , o tr z y m u je s ię w a rto ś ć d o p u s z c z a ln e g o c z a su z a m k n ię c ia k -te g o to ru sz la k u i-te g o s z la k u t z w z a le ż n o ś c i o d o b c ią ż e n ia o ra z re z e r w y p r z e p u s to w o ś c i n a szlak u :
gd zie:
i - indeks szlaku,
k—indeks to m szlakow ego,
q - rozkładow e n atężen ie m ch u na i-tym szlaku [1],
q0 - optym alne n atężen ie m ch u w w arunkach norm alnych (bez zam knięć) [1], qz — optym alne n atężen ie m ch u podczas zam knięcia k-tego to m szlakow ego na i- tym szlaku [1],
— q 0 - q
r = — —- - średnia rezerw a przepustow ości i-tego szlaku na godzinę [2,3],
q - q z
q s ^ = ' 2ą ‘ '* " śred n ia liczba pociągów odw ołanych na godzinę zam knięcia k-tego
to m szlakow ego n a i-tym szlaku [2,3], 24-
24
q n — q —
1 ' , dla r ) 0 i q s > 0
q 0 l - ‘¡ z ,,
i dla r ) 0 i q s ^ < 0
[g o d z in y ], (2.1)
N astępnie porów nując dopuszczalny czas zaniknięcia t7 z czasem trw ania zam knięcia b (zam knięcie na torze ¿-tym i-tego szlaku) m ożna ocenić dobow e straty ruchow e s, na i-tym szlaku spow odow ane zam knięciem :
° . g d y bn < tZ k
8 dy b ,t > tz,> (2 .2 )
bi i 1 s , r g d y r, < 0
S tra ty ru c h o w e s ą ró w n e z e ru , g d y c z a s z a m k n ię c ia j e s t n ie w ię k s z y o d d o p u s z c z a ln e g o c z a s u w y z n a c z o n e g o z (2 .1 ). P rz e k ro c z e n ie d o p u s z c z a ln e g o c z a s u g e n e ru je s tra ty ru c h o w e w y n ik a ją c e z ró ż n ic y c z a s u z a m k n ię c ia i c z a su d o p u s z c z a ln e g o o ra z ś r e d n ic h s tra t g o d z in o w y c h q s ^ . N a s z la k a c h p r z e c ią ż o n y c h
— q 0 - q
( r = — - < 0) s tra ty w y n ik a ją w p ro s t z c z a s u z a m k n ię c ia b o ra z ś r e d n ic h stra t
g o d z in o w y c h q s t ■
S tra ty s. w y ra ż o n e li c z b ą p o c ią g ó w o d w o ła n y c h z p o w o d u z a m k n ię c ia w c ią g u je d n e j d o b y . C a łk o w ite s tra ty ru c h o w e w o k re s ie re m o n to w y m w y n o sz ą :
T n
S = ż ( ' x " - H x i: ' x i< ’min(s,., S j , m ax(s - , s )) ) , (2 .3 )
/=1 l-l
gdzie:
x„ , Xj, - z m ie n n e d e c y z y jn e p rz y jm u ją c e w a rto ś c i 0 lu b 1 w z a le ż n o ś c i o d te g o , c z y w d a n y m d n iu t o k re s u re m o n to w e g o T w y s tę p u je z a m k n ię c ie i o ra z j ,
T— o k re s r e m o n to w y ,
A - l i c z b a z a m k n ię ć w o k re s ie re m o n to w y m ,
P - z b ió r p a r s z la k ó w , n a k tó r y c h w y s tę p u ją s tra ty ru c h o w e ,
Sy - o c z e k i w a n a lic z b a p o c ią g ó w , o k tó r ą z m n ie js z y s ię d o b o w e o b c ią ż e n ie s z la k u j z p o w o d u z a n ik n ię c ia n a s z la k u i [3 ,4 ].
S tra ty (2 .3 ) p o m n ie js z a n e s ą o w s p ó ln e s tra ty ru c h o w e , c z y li o lic z b ę p o c ią g ó w w sp ó ln y c h n a z a m y k a n y c h sz la k a c h .
286 G. K aroń D la je d n e j d o b y lic z b a p o c ią g ó w o d w o ła n y c h s ta n o w ią c y c h r u c h w s p ó ln y w y n o s i [3,4]:
w s = Z x« ' r ,<-m n (-v, ’V m ax( v O ) ( 2 -4 )
0.»6P
W y o d rę b n ia ją c z e w z o ru (2 .3 ) c a łk o w ite w s p ó ln e s tra ty ru c h o w e , o trz y m u je m y :
K = £ 2 *« x /- m in (J /.'y>Im a x ( ^1s , ) ) ( 2 -5 )
1=1
K o o rd y n a c ja z a m k n ię ć p o le g a n a ta k im ic h ro z m ie s z c z e n iu w o k re s ie re m o n to w y m T, a b y z m in im a liz o w a ć c a łk o w ite s tra ty w ru c h u p o c ią g ó w (2 .3 ) p o p rz e z m a k s y m a liz a c ję stra t w s p ó ln y c h (2 .5 ). W y ra ż e n ie (2 .5 ) n a z y w a m y w s k a ź n ik ie m k o o rd y n a c ji.
3. KOORDYNACJA Z W YKORZYSTANIEM PROGRAMU WSPOMAGAJĄCEGO
N a ry s u n k u 1 p rz e d s ta w io n o fr a g m e n t sieci k o le jo w e j s k ła d a ją c e j się z 7 w ę z łó w o ra z 6 sz la k ó w , a w ta b e li 1 ro z k ła d p o to k ó w ru c h u - w k o lu m n ie 6 z e s ta w io n o o b c ią ż e n ie p o s z c z e g ó ln y c h s z la k ó w p rz e z z s u m o w a n ie n a tę ż e ń o d p o w ie d n ic h re la c ji.
Rys. 1. Przykładowy fragment sieci kolejowej składający się z 5 stacji: A, D, E , F i G oraz dwóch posterunków odgałęźnych: B i C
Fig. 1. Scheme o f example railway net
T a b e la 1 P otoki ruchu
Lp Relacja Szlaki O bciążenie
rozkładowe relacji [pociągi/dobę]
Szlak N atężen ie na szlakach [pociągi/dobę]
1 2 3 4 5 6
1 A -(B -C )-> D 1,2,3 20 1 (A -B ) 4 0 + 4 0 + 2 0 = 1 0 0
2 A <-(B -C )-D 3,2,1 20 2 (B-C ) 4 0 + 4 0 + 5 0 + 6 0 = 1 9 0
3 A -(B -C )->F 1,2,6 20 3 (C -D ) 4 0 + 5 0 = 9 0
4 A <-(B -C )-F 6,2,1 20 4 (E-B) 7 0 + 5 0 + 6 0 = 1 8 0
5 A -(B )->G 1,5 10 5 (B-G ) 2 0 + 7 0 = 9 0
6 A < -(B )-G 5,1 10 6 (C-F) 4 0 + 6 0 = 1 0 0
7 E -(B )->G 4,5 35 -
8 E <-(B )-G 5,4 35 -
9 E -(B -C )->D 4,2,3 25 -
10 E < -(B -C )-D 3,2 ,4 25 -
11 E -(B -C )->F 4,2 ,6 30 -
12 E <-(B -C )-F 6 ,2 ,4 30 -
Uwaga: znaki > i < oznaczają zw rol relacji, np. zapis A -(B -C )-> D oznacza relację od stacji A do stacji D poprzez posterunki B i C, a zapis: A < -(B -C )-D oznacza relację od stacji D do stacji A poprzez posterunki C i B
P rz y k ła d o w y p la n n a p ra w z e s ta w io n o w ta b e li 2. D a n e w e jś c io w e d o p ro g r a m u k o o rd y n u ją c e g o p rz e c h o w y w a n e s ą w p lik a c h te k s to w y c h : p la n n a p ra w (r y s u n e k 2a ) z e s ta w io n y z ta b e li 2, d o b o w e s tra ty ru c h o w e (r y s u n e k 2b ) o k re ś lo n e n a p o d s ta w ie w z o ru (2.2) o ra z m a c ie rz z w ią z k ó w (r y s u n e k 2c ) w y z n a c z o n a z ta b e li 1.
T a b e la 2 Plan napraw
Nr naprany
D opuszczaln y dzień rozpoczęcia
naprawy Gp
D zień rozpoczęcia
naprawy łp
Liczba dni naprawy
d
D zień zakończenia
naprawy t i
D opuszczalny dzień zakończenia
naprawy tdk
C zas trwania naprany w ciągu doby [godz]
b.
I 2 3 4 5 6 7
1 1 1 21 21 200 24
2 1 1 15 15 200 10
1 1 1 7 7 200 8
4 1 1 15 15 200 12
5 1 1 10 10 200 24
6 1 1 8 8 200 16
P ro g ra m w s p o m a g a ją c y , p o w p ro w a d z e n iu d a n y c h , u m o ż liw ia a n a liz ę r ó ż n y c h w a ria n tó w r o z m ie s z c z e n ia z a m k n ię ć w o k re s ie re m o n to w y m z u w z g lę d n ie n ie m o g ra n ic z e ń k o le jn o ś c i i je d n o c z e s n o ś ć . P o sz c z e g ó ln e n a p ra w y p rz e d s ta w ia n e s ą w fo rm ie g ra fic z n e j (w y k re s y G a n tta ) j a k o p ro s to k ą ty o s z e ro k o śc i p ro p o r c jo n a ln e j d o c z a s u tr w a n ia (lic z b a d n i p o s z c z e g ó ln y c h n a p ra w ) tw o rz ą c g ra f ic z n ą p re z e n ta c ję
288 G. K aroń
h a rm o n o g ra m u ro b ó t. W a rto ś c i w s k a ź n ik a k o o rd y n a c ji (2 .5 ) d la k a ż d e g o d n ia o k re s u re m o n to w e g o tw o r z y h is to g r a m w s k a z u ją c y n a te p rz e d z ia ły , w k tó r y c h r o z m ie s z c z a n ie n a p ra w g e n e ru je n a jw ię k s z e w s p ó ln e s tra ty r u c h o w e ( p o le h is to g ra m u ró w n e je s t w a rto ś c i w s k a ź n ik a k o o rd y n a c ji).
Rys. 2. Pliki w ejściow e do p rogram u koordynującego: a) plik z planem napraw , b) plik z dobow ym i stratam i każdej z napraw , c) plik z m acierzą zw iązków ruchow ych
Fig. 2. D ata fdes for coordination softw are: a) w ork schedule, b) estim ated tim etable loss, c) traffic relation m atrix
A n a liz a r ó ż n y c h w a r ia n tó w k o o rd y n a c ji p o le g a n a z m ia n ie d n ia ro z p o c z ę c ia o ra z d n ia z a k o ń c z e n ia p o s z c z e g ó ln y c h z a m k n ię ć . D la k a ż d e j z m ia n y - k ro k u p ra c y p ro g ra m u - w y z n a c z a n y j e s t n o w y w s k a ź n ik k o o rd y n a c ji, ry s o w a n y j e s t n o w y h a rm o n o g ra m , o ra z z a p a m ię ty w a n e j e s t a k tu a ln e ro z m ie s z c z e n ie z a m k n ię ć w o k re s ie n a p ra w c z y m . K o le jn e k ro k i z m ie r z a ją do u s ta le n ia h a rm o n o g ra m u o p ty m a ln e g o . P ro c e s p o s z u k iw a n ia m a k s im u m K (2 .5 ) - k o le jn e k ro k i - m o ż n a o b s e r w o w a ć n a w y k re sie w p ra w e j d o ln e j c z ę ś ć o k n a p ro g ra m u , a p o s z c z e g ó ln e u s ta w ie n ia z a m k n ię ć z a p a m ię ty w a ć w p o s ta c i h is to rii p ro c e s u . N a ry s u n k u 3 a p o k a z a n o ro z m ie s z c z e n ie z a m k n ię ć w s p o s ó b c a łk o w ic ie n ie s k o o rd y n o w a n y . W s k a ź n ik k o o rd y n a c ji (2 .5 ) d la ta k ie g o r o z m ie s z c z e n ia w y n o s i K = 0 p o c ią g ó w , a c a łk o w ite s tra ty ru c h o w e w sie c i (2 .3 ) S = 3 5 8 .4 5 p o c ią g ó w . A n a liz u ją c k o le jn e k ro k i p r a c y p ro g r a m u i o b s e r w u ją c k o le jn e w a rto ś ć w s k a ź n ik a k o o rd y n a c ji o trz y m u je s ię h a rm o n o g ra m o p ty m a ln y , d la k tó re g o w s k a ź n ik o s ią g a w a rto ś ć K = 1 16 p o c ią g ó w , a c a łk o w ite s tra ty ru c h o w e w y n o s z ą S = 3 5 8 .4 5 - 1 1 6 = 2 4 2 .4 5 p o c ią g ó w .
tS K Z T -W jk io s y Oizes napławcry
a)
$ K Z T - W y k re sy
Okres naprawczy
Koo rdyna cja napraw
b)
Harmonogram
P h t t H M M E NowyPlan
Macierze
15 75 200
10 j~3£ I 200 8 21 ' 200
Liczba z amkmec: ifc / a p u z harmonogror
20 40 eo 80 100120140160180 200 220240 260280 K oordynacja napraw
HairrtjCAGrzej\Pioi\Ma)aPok2\p«q4IadlVpiz)*iad1 hrmp Koordynacja
W skazr* K Q | R 3 | |
a * . ™ I S " Prze glądanie j O blicz K 1 Harmonogram < i E d y c ie | > } Krok nr ¡868 Kroki|C:\Gizet\Proi\Ma»Poł^Nprz>4>Jad1 \£xzykJadl .klrrp
L p Idp tp d ik tdk blgodz) Maoeize
1 1 7 ¡21
27
200 24 a . Aktualne pliki [2 1 7 15 21 200 10
3 1 7 7 13 200 8
4 1 7 15 21 200 12 :v
Liczba zamknięć:F U Z a p is z h a i monogram Harm |C:VQrz«kPro^axf,ok2\prz5*lad1 Nprzykladl htrnp
Koordynacja __________
W tk a ir * l I I H Y i ! i ! j l Zamk.nr: j l ' F P rz e g lą d a n ie i
Harmonogram j <J E dy cja j > j
Krok ijC VGizesSftoi^axiPokiVrzyi'ladV'przvk.kidl.klrro O blicz K I Krok nr: ¡493 s»;| a l
Skasuj kroki Krok=1»1,5tpocl a Kiok-2:f.-3Ipoc]
Kiok=3,K=4 %>oc|
Kiok=4X=G{pocl Krok-5X-7.5lpoc]
Krok=6;K=9{pacJ Krok*?;K«10,5|pot Kiok«3:K«12(pocl Kiok=9.K»l3.5[poc Krok=10.K*15(poc Krok-ll;K-l6.5(p<
Kiok=1 2;K*18(poc Krok=i3X-19.5{p(
Krok-l4:K-21[poc KroW5*«22,5[|X Kiófc=i6X=22.5fpc Krok-17X-22 5jp( v
Rys. 3. Program koordynujący: a) harm onogram zam knięć nie skoordynow anych, b) harm onogram zam knięć skoordynow anych
Fig. 3. C oordination softw are: a) schedule o f uncoordinated tracks closures, b) schedule o f coordinated tracks closures
290 G. K aroń
4. PO D SU M O W A N IE
Sieć kolejow a byłej Śląskiej D O K P, pom im o obecnej trudnej sytuacji ekonom icznej PK P, je st nadal siecią gęstą, w której w ystępow anie zam knięć torow ych i ich koordynacja pod w zględem w spólnych strat ruchow ych je s t złożonym procesem planistyczno- optym alizacyjnym . Z uw agi na to niezbędne się stało opracow anie aplikacji kom puterow ej w spom agającej ten proces. P rzed staw io n y program w spom aga pracę koordynatora zam knięć i m oże być użyteczny p rzy testo w an iu i w eryfikacji algorytm ów rozw iązujących zadanie koordynacji przy użyciu różn y ch m eto d optym alizacyjnych.
Literatura
1. W och J.: N arzęd zia analizy efektyw ności i optym alizacji sieci kolejow ej (System O ceny U kładów T orow ych SO U T - opis podstaw ow ego oprogram ow ania). W ydaw nictw o Politechniki Śląskiej, G liw ice 2001.
2. W och J., H einrich L., B aron K .: T em at n r 3144/16. M etody i n arzędzia inform atyczne planow ania i organizacji zam knięć torow ych - prace naukow o-badaw cze i rozw ojow e COBiRTK . K atow ice 1984.
3. K aroń G.: K oordynacja zam knięć torow ych. Z eszyty N aukow e P olitechniki Śląskiej N r kol. 1562 seria T R A N S P O R T z. 44, ss. 195-202, G liw ice 2002.
4. K aroń G., A plikacja w sp o m ag ająca proces koordynacji zam knięć torow ych. S ystem y transportow e - teoria i praktyka, I K onferencja N aukow o-T echniczna, 10 w rześnia 2003, ZN Politechniki Śląskiej N r kol. 1571 seria TR A N SPO R T z. 46, K atow ice 2003.
R ecenzent:D r hab. T om asz A m broziak, prof. Politechniki W arszaw skiej
Abstract
The computer software for aid coordination of railway tracks closures has been presented in the article. Software application has been presented on numeric example.This software was programmed in Department o f Traffic Engineering, Faculty Transport and it is use to test algorithms of closure coordination.
Praca w ykonana w ram ach badań własnych B W
