ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 519.852.3:656.073
DOI: 10.18503/1995-2732-2025-23-2-5-17
Аннотация
Тенденция цифровизации управленческой деятельности для повышения её качества и оперативности создаёт предпосылки для решения проблемы управления железнодорожными перевозками в режиме реального времени. Повышение требований структурных подразделений горнодобывающих предприятий к своевременности перевозок и стремление к сокращению транспортно-складских затрат в результате уменьшения размера транспортной партии приводят к усложнению как состава поездов, так и технологии их переработки на промышленных железнодорожных станциях. Становится критически актуальной задача оптимизации переработки поездов и перемещения отцепов вагонов на путях необщего пользования крупных горнодобывающих предприятий со сложной схемой путевого развития. В статье предлагается способ цифровизации железнодорожных перевозок, основанный на автоматизации формирования и выбора оптимальной последовательности маневровых операций как на отдельной промышленной железнодорожной станции, так и на путях необщего пользования в целом. Показано, что реализация разработанного способа возможна путём описания схемы путевого развития железнодорожной станции двухвершинным графом. Приводится краткий анализ применения известных видов графов для описания схем путевого развития железнодорожной станции. Разработан новый вид графа – двухвершинный граф с раздельными биективными вершинами и рёбрами. Показаны достоинства и недостатки применения простых, двухвершинных и ресурсных графов для оптимизации маневровых маршрутов, состоящих из нескольких маневровых полурейсов. Предлагается способ оптимизации маневровых передвижений на основе описания схемы путевого развития в виде двухвершинного графа, часть рёбер которого соединена под острым углом. Доказана возможность и эффективность цифровизации железнодорожных перевозок в результате автоматизированного построения оптимальных маневровых маршрутов с использованием алгоритма оптимизации двухвершинного графа. Разработанный способ позволяет вырабатывать оптимальные решения по управлению маневровой работой на железнодорожных станциях и предлагается к реализации в составе имитационных моделей и интеллектуальных транспортных систем.
Ключевые слова
цифровизация железнодорожных перевозок, пути необщего пользования, горнодобывающее предприятие, железнодорожная станция, транспортная сеть, технологическая операция, маневровый маршрут, маневровый полурейс, поезд, двухвершинный граф, биективная вершина графа, имитационная модель
Для цитирования
Мишкуров П.Н., Рахмангулов А.Н. Способ цифровизации железнодорожных перевозок на путях необщего пользования горнодобывающих предприятий // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2025. Т. 23. №2. С. 5-17. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2025-23-2-5-17
1. Kalinowski T., Matthews J., Waterer H.Scheduling of maintenance windows in a mining supply chain rail network // Computers & Operations Research. 2020, vol. 115, 104670. DOI: 10.1016/j.cor.2019.03.016.
2. Mining and Technical System Sustainable Development Strategy Selection Using MABAC Method / K.V. Burmistrov, S.E. Gavrishev, N.A. Osintsev, I.A. Pytalev // News of the Tula state university. Sciences of Earth. 2021, vol. 4, no. 1, pp. 268-283.
3. A comprehensive interdisciplinary review of mine supply chain management / L. Zeng, S.Q. Liu, E. Kozan [и др.] // Resources Policy. 2021, vol. 74, 102274.
4. Radebe, N. Mining industry risks, and future critical minerals and metals supply chain resilience in emerging markets / N. Radebe, N. Chipangamate // Resources Policy. 2024, vol. 91, 104887.
5. Digital Transformation: a Prerequisite and Foundation for Sustainable Development of Mining Operations / M.V. Rylnikova, K.I. Strukov, D.N. Radchenko, E.N. Esina // Mining Industry Journal. 2021, no. 3, pp. 74-78.
6. Hypotheses on optimization of mining systems operating parameters using predictive analytics / V.N. Zakharov, M.V. Rylnikova, D.A. Klebanov, D.N. Radchenko // Mining Industry Journal. 2023, no. 5, pp. 38-42.
7. Mannhardt F., Landmark A.D. Mining railway traffic control logs // Transportation Research Procedia. 2019, vol. 37, pp. 227-234.
8. Setyaji A., Pamursari N., Sari N. Traffic Capacity Analysis of Existing Conditions with the Effect of Additional Coal Transportation Targets on The Tanjung Enim – Tarahan Railway Line // Journal of Science and Applicative Technology. 2024, vol. 8, no. 1, p. 15.
9. Digital Twins: State-of-the-Art and Future Directions for Modeling and Simulation in Engineering Dynamics Applications / D.J. Wagg, K. Worden, R.J. Barthorpe, P. Gardner // ASCE-ASME Journal of Risk and Uncertainty in Engineering Systems, Part B: Mechanical Engineering. 2020, vol. 6, no. 3, 030901.
10. Simulation models in digital twins of railway junctions / A.N. Rakhmangulov, S.N. Kornilov, P.N. Mishkurov, D.V. Alexandrin // Herald of the Ural State University of Railway Transport. 2022. №3. C.43-59.
11. Александров А.Э., Сурин А.В., Шипулин А.В. Использование имитационных моделей в оперативном планировании поездной работы // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. 2015. Т. 4, №60. C. 65-72.
12. Колокольников В.С., Слободянюк И.Г. Технология макромоделирования полигонов // Транспорт Урала. 2019. Т.3, №62. C.48-51.
13. Шмулевич М.И., Стариков А.Е. Особенности нормирования маневровой работы в имитационной модели станции // Мир транспорта. 2015. Т.5, №60. C.198-212.
14. Мишкуров П.Н., Рахмангулов А.Н., Фридрихсон О.В. Методика формирования транспортной сети железнодорожной станции // Вестник Уральского государственного университета путей сообщения. 2021. Т. 3, №51. C.50-64.
15. Völz W.-D. Ermittlung der Leistungsfähigkeit von Knotenpunkten spurgeführter Verkehrssysteme mittels Graphentheorie: Vorträge der Jahrestagung 1977 / Papers of the Annual Meeting 1977 DGOR. – Heidelberg: Physica-Verlag HD, 1978, pp. 440-449.
16. Aliakbari M., Geunes J., Sullivan K.M. The single train shortest route problem in a railyard // Optimization Letters. 2021, vol. 15, no. 8, pp. 2577-2595.
17. Markus Montigel. Time-triggered exchange of train route data between train control systems // Computers in Railways VIII: WIT Press, 2002. Pp. 33-41.
18. Montigel M. Formal Representation of Track Topologies by Double Vertex Graphs // Computers in Railways III: Proceedings of the Third International Conference on Computer Aided Design, Manufacture, and Operation in the Railway and Other Advanced Mass Transit Systems (Comprail 92): Computers in Railways III: WIT Press, 1992. C. 359-370.
19. Gillett B.E., Miller L.R. A Heuristic Algorithm for the Vehicle-Dispatch Problem // Operations Research. 1974, vol. 22, no. 2, pp. 340-349.
20. Schedit M. Proposal For a Railway Layer Model // COMPRAIL 2018: Computers in Railways XVI : Railway Engineering Design and Operation: WIT PressSouthampton UK, 2018, pp. 157-168.
21. Development of a railway junction simulator for evaluation of control strategies and capacity utilization optimization / S. Shekhar, A. Singh, M.N. Belur, N. Rangaraj // 2019 Fifth Indian Control Conference (ICC): 2019 Fifth Indian Control Conference (ICC): IEEE, 2019. Pp. 260-265.
22. Edge-locating coloring of graphs / M. Korivand, D.A. Mojdeh, E.T. Baskoro, A. Erfanian // Electronic Journal of Graph Theory and Applications. 2024, vol. 12, no. 1, p. 55.
23. Aliakbari M., Geunes J. Multiple Train Repositioning Operations in a Railyard Network // Operations Research Forum. 2022, vol. 3, no. 4, p. 61.
24. Agent Based Modelling and Simulation tools: A review of the state-of-art software / S. Abar, G.K. Theodoropoulos, P. Lemarinier, G.M. O’Hare // Computer Science Review. 2017, vol. 24, pp. 13-33.
25. Разработка имитационной дискретно-событийной модели транспортной инфраструктуры с использованием инструментов оптимизации / Кузьмин Д.В., Багинова В.В., Краснобаев Д.А., Мусатов Д.В. // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2023. Т.17, №2. C. 42-48.
26. Мишкуров П.Н., Рахмангулов А.Н. Особенности построения агентной имитационной модели железнодорожной станции // Современные проблемы транспортного комплекса России. 2021. Т.11, №1. C. 29-40.