Методика и аналитический блок принятия решений по изменению облика и мощности МТС в условиях неопределенности

Определение степени энтропии технического состояния МТС и её влияние на принятие решений по изменению облика и мощности системы

Исследование диапазона возможного изменения технического состояния МТС и/или ее элементов при принятии решений по изменению облика и мощности

Как отмечено в предыдущих подразделах в качестве объекта исследования в настоящей работе принята МТС и/или ее элементы МТК, МТУ, МТЗ. Используя предложенную авторами технологию декомпозиции, в качестве примера для исследования диапазона возможного изменения технического состояния МТС примем элемент сети МТЗ железнодорожного транспорта с параметрами, показанными в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Основные технические параметры объекта исследования (МТЗ ЖД)

Название	Значение
1. Количество главных путей	Два
2. Вид тяги	Электротяга на переменном токе
3. Тип грузового локомотива	ВЛ80тс
4. Тип поездной связи	Автоблокировка с диспетчерской централизацией
5. Минимальная длина приемо-отправочных путей	850 м
6. Расчетный вес грузового поезда	Четное направление 4000 т, Нечетное направление 3200 т
7. Грузонапряженность	80…100 млн.т км/км в год

МТЗ ЖД с подобными основными техническими параметрами имеют очень высокую расчётную пропускную и провозную способность по перегонам при межпоездном интервале 8 минут, рассчитанную в соответствии с [70]. Но даже для таких МТЗ очень сложно реализовать номинальную мощность, так как вследствие длительной эксплуатации и старения основных фондов, а также длительной просроченности отдельных видов ремонтов постоянных устройств снижается надежность их работы. Кроме того, при их проектировании некоторые сооружения строились по временному принципу и теперь создают на трассе так называемые «узкие места», ограничивающие пропускную способность. Снижение объемов перевозок вызвало дефицит денежных ресурсов и, как следствие, недостаточные инвестиции в ликвидацию большого числа появляющихся отказов. Иными словами, происходит снижение надежности и стабильности работы мультимодальной транспортной сети в целом и мультимодальных железнодорожных звеньев, в частности.

На сегодняшний день МТЗ рассматриваемого типа, как элементы МТК и МТС, например Транссиб, имеют большие резервы мощности, но вследствие отказов в работе отдельных элементов системы их провозная и пропускная способность гораздо ниже максимально возможной величины. Снижение надежности работы системы приводит к появлению новых отказов, а дефицит денежных ресурсов не позволяет этот процесс приостановить в полной мере. Постоянное воздействие множества негативных внешних факторов на ухудшающееся техническое состояние системы иногда снижает эффект даже от уже реализованных мероприятий.

Таким образом, состояние объекта исследования МТС и/или ее элементов в различные периоды времени меняется, и диапазон может быть достаточно большим. Установив диапазон изменения технического состояния МТС и/или мультимодального железнодорожного звена, можно исследовать его энтропию.

Для этого в монографии используются следующие понятия:

Техническое состояние системы – совокупность элементов, участвующих в работе системы, их технических параметров, способов и средств, обеспечивающих выполнение перевозок заявленного объема грузов и пассажиров на расчетный срок.

Мероприятие – организационно-техническое или реконструктивное действие, ликвидирующее или снижающее вероятность появления отказов.

В практике проектирования при небольшом приросте объемов перевозок рассматриваются, как правило, мероприятия, улучшающие технико-экономические, эксплуатационные показатели, повышающие надежность системы за счет ликвидации и предупреждения отказов. Если предполагается большой рост объемов перевозок, то в таком случае необходимо будет включать в анализ и другую группу мероприятий, изменяющих мощность за счет реконструктивных мероприятий, например увеличения массы и длины составов и т.п.

Для того чтобы исследовать диапазон возможного изменения технического состояния анализируемого мультимодального железнодорожного звена при изменении его мощности, необходим тщательный всесторонний анализ существующего технического состояния в сопоставлении с потребными объемами перевозок при различных сценариях развития экономики региона.

В нашем случае, максимальной границей диапазона считается максимально возможная пропускная способность, зависящая от основных параметров объекта определяемая по формуле

(3.1)

где при межпоездном интервале I = 8 мин =180 пп/сутки.

Минимальной границей диапазона, за которой следует обязательное проведение мероприятий по ликвидации отказов, не взирая на экономические соображения, считается пропускная способность, полученная с учетом всех видов возможных отказов, обеспечивающая освоение потребных объемов перевозок на текущий момент времени.

В полученном диапазоне можно выделить дискретные величины пропускной способности S, зависящие от реализации возможного плана мероприятий по ликвидации отказов в работе системы.

Здесь S - множество возможных состояний данного звена: , где i = , n – количество возможных состояний в диапазоне:

{N_min, N_max}.

За расчетный интервал времени Т_расч можно установить параметр потока отказов w_i для каждого устройства и сооружения и рассчитать математическое ожидание и среднеквадратичное отклонение наличной пропускной способности перегонов.

А это значит, что каждое дискретное значение S_i соответствует некоторому количеству отказов, т.е. можно определить параметр потока отказов w_i для каждого перегона, который включает в себя параметры потока отказов по всем устройствам и сооружениям (рис. 3.1).

В соответствии с вышеизложенным, каждое состояние S_i имеет различную «степень возможности». Использование данного понятия обосновывается в работе [71] и связано с тем, что не всегда известно распределение вероятностей («механизм возникновения случайности»). Речь может идти о субъективных вероятностях, устанавливаемых экспертно, о предпочтениях, или, например, когда «степень возможности» какого-либо эффекта выражается не каким-либо числом, а более сложным математическим объектом – классом допустимых вероятностных распределений [71]. Поэтому в зависимости от полноты и качества исходной информации, отражающей степень нашего знания о тех или иных процессах, происходящих при взаимодействии системы и внешней среды, рекомендуются различные способы определения необходимых показателей.

Ст.А

Ст.В

NВ max

NВ min

NВ ОЖ

S(wMIN)

S(w1)

S(w2)

S(w3)

S(wi)

…

Гв, Гп

Гп(t)max

ГВ max(NНОМИН)

Гп(t)min

S(wi)

S(wMIN)

S(w2)

…

Т, годы

ГВ min(NПОТР)

S(wMAX)

T1(min)

Т2(min)

Рис. 3.1. Диапазон возможного изменения состояний

мультимодального железнодорожного звена или МТК

В данном исследовании используются три формы задания исходной информации:

1) детерминированная (определенная);

2) вероятностно – определенная;

3) неопределенная.

Вероятностно-определенная форма предусматривает подачу исходных данных в вероятностной форме, когда «известны либо детерминированные значения вероятностей тех или иных параметров, либо законы распределения их величин» [72, с.111]. Возможно задание численных значений вероятностей по методу статистических испытаний или экспертным путем.

Неопределенная форма – это когда исходные данные задаются отрезком или областью возможных значений. Различают три случая [72]:

1. Численные значения вероятностей возможных состояний не могут быть установлены, но вероятность совпадения фактических исходных данных с одной из границ прогноза значительна – например, известно по какой границе диапазона возможных значений будет следовать наиболее вероятное изменение S_i(w_i).

2. Можно указать степень предпочтения изменения исходной информации ( ) по границе максимальных (минимальных) возможных значений по сравнению совпадения с минимальной (максимальной) границей диапазона колебания.

3. Максимальная неопределенность, т.е. такой случай, когда нельзя отдать предпочтение ни одному из значений во всем диапазоне возможных колебаний исходных данных – например, известны только границы возможного изменения .

В качестве критерия полноты и достаточности исходной информации в данном исследовании принимается степень энтропии технического состояния, методика определения которой будет представлена в подразделе 3.3.