Proceedings of Petersburg Transport University Proceedings of Petersburg Transport University Известия Петербургского университета путей сообщения 1815-588X 2658-6851 49422 10.20295/1815-588X-2022-19-1-28-39 Проблематика транспортных систем PROBLEMATIC OF TRANSPORT SYSTEM Проблематика транспортных систем Efficiency Rise in Functioning of Low-Intensity Lines: Problem Statement and Mathematical Models Повышение эффективности функционирования малоинтенсивных линий: постановка задачи и математические модели Ковалев Константин Евгеньевич Kovalev Konstantin Evgenievich kovalev_kostia@mail.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Новичихин Алексей Викторович Novichihin Alexey Viktorovich novitchihin@bk.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University Saint-Petersburg Russian Federation Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University Saint-Petersburg Russian Federation 24 03 2022 24 03 2022 19 1 28 39 24 03 2022 https://atjournal.ru/en/nauka/article/49422/view

Цель: В статье предложено решение проблемы функционирования малоинтенсивных линий. Рассмотрены положения стратегий развития железнодорожного транспорта на различные горизонты планирования в контексте повышения эффективности функционирования малоинтенсивных линий. Определен механизм оценки по набору показателей и этапам жизненного цикла линий. Сформированы сценарии устойчивого развития малоинтенсивных линий в зависимости от фазы жизненного цикла. Разработан механизм оценки и текущего стимулирования малоинтенсивных линий для поддержания оптимальных значений ключевых параметров. Определены особенности функционирования малоинтенсивных линий на Российских железных дорогах, в части высокой социальной значимости для населения и стратегического значения для государства и корреляции размеров перевозок в регионах и его экономического развития. Предложена математическая постановка задачи эффективного функционирования малоинтенсивных линий на основе ее декомпозиции для определения этапов жизненного цикла. Совершенствована модель управления взаимодействием интенсивных и малоинтенсивных линий посредством методов нечеткого когнитивного моделирования. Представлена укрупненная нечеткая когнитивная карта управления интенсивными и малоинтенсивными линиями. Определены управляющие концепты, оказывающие существенное влияние на объект управления. Методы: Применяются методы анализа и синтеза, теория систем, математического моделирования. Результаты: Предложено решение проблемы повышения эффективности функционирования малоинтенсивных линий в современных условиях с позиций слабоструктурированных систем. Практическая значимость: Представлена математическая постановка задачи функционирования малоинтенсивных линий, которая решается определением этапов жизненного цикла и моделью управления взаимодействием интенсивных и малоинтенсивных линий на основе нечеткого когнитивного моделирования, для применения на практике к существующим малоинтенсивным линиям.

Purpose: The article proposes a solution of the problem of functioning of low-intensity lines. The provisions of the strategies for the development of railway transport for various planning horizons are considered in the context of improving the efficiency of the operation of low-intensity lines. The mechanism of assessment on the set of indicators and stages of life cycle of the lines has been defined. The scenarios of sustainable development of low-intensity lines depending on life cycle phase are formed. The mechanism for the evaluation and current stimulation of low-intensity lines has been developed to maintain optimal values of key parameters. The features of the functioning of low-intensity lines on Russian railways are determined in terms of high social significance for population and strategic importance for the country and the correlation of the size of traffic in the regions with the country economic development. Mathematical formulation of the problem of effective functioning of low-intensity lines based on its decomposition is proposed to determine the stages of the life cycle. The model of managing the interaction of intense and low-intensity lines has been improved by means of fuzzy cognitive modeling methods. An enlarged fuzzy cognitive map for the control of intense and low-intensity lines is presented. Control concepts that have a significant impact on the control object are defined. Methods: Methods of analysis and synthesis, system theory, mathematical modeling are applied. Results: A solution for the problem of increasing the efficiency of the operation of low-intensity lines in modern conditions from the standpoint of loosely-structured systems is proposed. Practical significance: Mathematical formulation of the problem of low-intensity line functioning is presented which is solved by determining the stages of the life cycle and the model for managing the interaction between intense and low-intensity lines based on fuzzy cognitive modeling for practical application to existing low-intensity lines.

 железнодорожный транспорт подход к управлению малоинтенсивные линии управление процессами перевозок управление перевозками нечеткие когнитивные карты railway transport managing approach low-intensity lines transportation process management transportation management fuzzy cognitive maps

Стратегия развития железнодорожного транспорта в российской федерации до 2030 г. Утверждена Распоряжением Правительства Российской Федерации от 17 июня 2008 г. № 877-р. - 86 с. Strategiya razvitiya zheleznodorozhnogo transporta v rossiyskoy federatsii do 2030 g. Utverzhdena Rasporyazheniem Pravitel'stva Rossiyskoy Federatsii ot 17 iyunya 2008 g. № 877-r [Strategy for the development of railway transport in the Russian Federation until 2030. Approved by the Decree of the Government of the Russian Federation dated June 17, 2008 No. 877-r]. 86 p. (in Russian) Программа инновационного развития ОАО «Российские железные дороги» на период до 2015 г. Утверждена советом директоров ОАО «РЖД» (протокол № 13 от 24 июня 2011 г.). - М., 2011. - 63 с. Programma innovatsionnogo razvitiya OAO «Rossiyskie zheleznye dorogi» na period do 2015 g. Utverzhdena sovetom direktorov OAO «RZhD» (protokol № 13 ot 24 iyunya 2011 g.) [Innovative Development Program of Russian Railways OJSC for the period up to 2015. Approved by the Board of Directors of Russian Railways OJSC (Minutes No. 13 dated June 24, 2011)]. Moscow, 2011. 63 p. (in Russian) Стратегия научно-технического развития холдинга «Российские железные дороги» на период до 2020 г. и перспективу до 2025 г. «Белая книга». - 2015. - 83 с. Strategiya nauchno-tekhnicheskogo razvitiya kholdinga «Rossiyskie zheleznye dorogi» na period do 2020 g. i perspektivu do 2025 g. «Belaya kniga» [The strategy of scientific and technical development of the holding "Russian Railways" for the period up to 2020 and prospects up to 2025 "White Book"]. 2015. 83 p. (in Russian) Долгосрочная программа развития открытого акционерного общества «Российские железные дороги» до 2025 г. Распоряжением Правительства Российской Федерации от 19 марта 2019 г. № 466-р. - 74 с. Dolgosrochnaya programma razvitiya otkrytogo aktsionernogo obshchestva «Rossiyskie zheleznye dorogi» do 2025 g. Rasporyazheniem Pravitel'stva Rossiyskoy Federatsii ot 19 marta 2019 g. № 466-r [Long-term development program of the open joint-stock company "Russian Railways" until 2025 by Order of the Government of the Russian Federation dated March 19, 2019 No. 466-r]. 74 p. (in Russian) Кириленко О. Н. Экономическая эффективность методов эксплуатации малодеятельных линий / О. Н. Кириленко // Экономика железных дорог. - 2014. - № 8. - С. 79-85. Kirilenko O. N. Ekonomicheskaya effektivnost' metodov ekspluatatsii malodeyatel'nykh liniy [Economic efficiency of low-performance lines operation methods]. Ekonomika zheleznykh dorog [Economics of railways]. 2014, I. 8, pp. 79-85. (in Russian) Вакуленко С. П. Малодеятельные линии: состояние и варианты оптимизации / С. П. Вакуленко, А. В. Колин, Н. Ю. Евреенова // Мир транспорта. - 2017. - Т. 15. - № 3(70). - С. 174-180. Vakulenko S. P. Malodeyatel'nye linii: sostoyanie i varianty optimizatsii [Low-performance lines: state and optimization options]. Mir transporta [World of transrot]. 2017, V. 15, I. 3(70), pp. 174-180. (in Russian) Никитин А. Б. Возможность внедрения цифровой радиосвязи и организации передачи данных между станциями на малодеятельных линиях / А. Б. Никитин, И. В. Кушпиль // Автоматика на транспорте. - 2019. - Т. 5. - № 1. - С. 45-61. Nikitin A. B. Vozmozhnost' vnedreniya tsifrovoy radiosvyazi i organizatsii peredachi dannykh mezhdu stantsiyami na malodeyatel'nykh liniyakh [The possibility of introducing digital radio communication and organizing data transmission between stations on low-density lines]. Avtomatika na transporte [Transport automation]. 2019, V. 5, I. 1, pp. 45-61. (in Russian) Jian W. A Train Control System for Low Density Line in China / W. Jian, J. Cheng Mingm, C. Baigen, L. Jiang // Journal of the China railway society. - 2015. - December. - Pp. 46-53. Jian W. A Train Control System for Low Density Line in China / W. Jian, J. Cheng Mingm, C. Baigen, L. Jiang // Journal of the China railway society. - 2015. - December. - Pp. 46-53. Romanenko V. E. System analysis and the task of ontological modeling of multimodal transportation / V. E. Romanenko, E. K. Yarkin, V. A. Mokhov // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 272. - 2019. - 022231. DOI: 10.1088/1755-1315/272/2/022231. Romanenko V. E. System analysis and the task of ontological modeling of multimodal transportation / V. E. Romanenko, E. K. Yarkin, V. A. Mokhov // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 272. - 2019. - 022231. DOI: 10.1088/1755-1315/272/2/022231. Распоряжение ОАО «РЖД» от 13 января 2020 г. № 28/р «Об утверждении Методики классификации и специализации железнодорожных линий ОАО “РЖД”». - М. - 8 с. Rasporyazhenie OAO «RZhD» ot 13 yanvarya 2020 g. № 28/r «Ob utverzhdenii Metodiki klassifikatsii i spetsializatsii zheleznodorozhnykh liniy OAO “RZhD”» [Order of Russian Railways dated January 13, 2020 No. 28/r “On Approval of the Methodology for Classification and Specialization of Railway Lines of Russian Railways”]. Moscow: 8 p. (in Russian) Епишкин И. А. Причины появления малодеятельных линий в РФ / И. А. Епишкин, К. В. Фионова // Транспортное дело России. - 2018. - № 6. - С. 262-264. Epishkin I. A. Prichiny poyavleniya malodeyatel'nykh liniy v RF [Causes of the appearance of low-performance lines in the Russian Federation]. Transportnoe delo Rossii [Transport business of Russia]. 2018, I. 6, pp. 262-264. (in Russian) Кульба В. В. Управление и контроль реализации социально-экономических программ / В. В. Кульба, С. С. Ковалевский. - М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2009. - 400 с. Kul'ba V. V. Upravlenie i kontrol' realizatsii sotsial'no-ekonomicheskikh programm [Management and control of the implementation of socio-economic programs]. Moscow: Knizhnyy dom «LIBROKOM» Publ., 2009. 400 p. (in Russian) Новичихин А. В. Когнитивное моделирование для диагностики социально-экономических систем топливно-сырьевого региона / А. В. Новичихин, В. Н. Фрянов // Экономика и менеджмент систем управления. - 2014. - № 2. - С. 72-83. Novichikhin A. V. Kognitivnoe modelirovanie dlya diagnostiki sotsial'no-ekonomicheskikh sistem toplivno-syr'evogo regiona [Cognitive modeling for the diagnosis of socio-economic systems of the fuel and raw materials region]. Ekonomika i menedzhment sistem upravleniya [Economics and management of control systems]. 2014, I. 2, pp. 72-83. (in Russian) Ковалев К. Е. Развитие научно-технических основ повышения эффективности функционирования транспортной системы при взаимодействии интенсивных и малодеятельных линий / К. Е. Ковалев, А. В. Новичихин // Известия Петербургского университета путей сообщения. - 2021. - Т. 18. - № 2. - С. 169-176. Kovalev K. E. Razvitie nauchno-tekhnicheskikh osnov povysheniya effektivnosti funktsionirovaniya transportnoy sistemy pri vzaimodeystvii intensivnykh i malodeyatel'nykh liniy [Development of scientific and technical foundations for improving the efficiency of the transport system in the interaction of intensive and low-density lines]. Peterburgskogo universiteta putey soobshcheniya [Bulletin of the Petersburg University of Communications]. 2021, V. 18, I. 2, pp. 169-176. (in Russian) Ковалев К. Е. Комплексный синергетико-индикаторный подход к управлению процессами перевозок на интенсивных и малодеятельных линиях / К. Е. Ковалев, А. В. Новичихин // Автоматика на транспорте. - 2021. - Т. 7. - № 2. - С. 252-267. Kovalev K. E. Kompleksnyy sinergetiko-indikatornyy podkhod k upravleniyu protsessami perevozok na intensivnykh i malodeyatel'nykh liniyakh [Comprehensive synergy-indicator approach to the management of transportation processes]. Avtomatika na transporte [Transport automation]. 2021, V. 7, I. 2, pp. 252-267. (in Russian) Ковалев К. Е. Модель загруженности оперативно-диспетчерского персонала на малодеятельных линиях / К. Е. Ковалев, В. Л. Белозеров, В. А. Шаров // Автоматика на транспорте. - 2020. - Т. 6. - № 3. - С. 294-308. Kovalev K. E. Model' zagruzhennosti operativno-dispetcherskogo personala na malodeyatel'nykh liniyakh [The model of workload of operational and dispatching personnel on low-density lines]. Avtomatika na transporte [Transport automation]. 2020, V. 6, I. 3, pp. 294-308. (in Russian) Прейскурант № 10-01. Тарифы на перевозку грузов и услуги инфраструктуры, выполняемые российскими железными дорогами (утв. Постановлением ФЭК РФ от 17 июня 2003 г. № 47-т/5). - 463 с. Preyskurant № 10-01. Tarify na perevozku gruzov i uslugi infrastruktury, vypolnyaemye rossiyskimi zheleznymi dorogami (utv. Postanovleniem FEK RF ot 17 iyunya 2003 g. № 47-t/5) [Price list No. 10-01. Tariffs for the transportation of goods and infrastructure services performed by Russian railways (approved by Decree of the Federal Energy Commission of the Russian Federation dated June 17, 2003 No. 47-t / 5)]. 463 p. (in Russian)