Bulletin of scientific research results Bulletin of scientific research results Бюллетень результатов научных исследований 2223-9987 89298 10.20295/2223-9987-2024-03-60-72 Проблематика транспортных систем PROBLEMATIC OF TRANSPORT SYSTEM Проблематика транспортных систем Investigation of multilevel models of car traffic management at port stations using the theory of differential equations Исследование многоуровневых моделей управления вагонопотоками в адрес припортовых станций с применением теории дифференциальных уравнений Чеботарева Евгения Андреевна Chebotareva Evgeniya Andreevna abrosimova@yandex.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Ростовский государственный университет путей сообщения Ростов-на-Дону Россия Rostov State Transport University Rostov-on-Don Russian Federation 03 10 2024 03 10 2024 2024 3 60 72 02 10 2024 https://izvestiapgups.editorum.ru/en/nauka/article/89298/view

Цель: рассмотреть вопрос устойчивости многоуровневых систем управления вагонопотоками в адрес припортовых железнодорожных станций в условиях интеллектуализации процессов управления перевозками. Оценить влияние трехуровневой и двухуровневой систем управления эксплуатационной работой припортовых дорог на качество планирования подвода поездов в адрес припортовых станций при различных режимах эксплуатационной работы железных дорог. Определить условия устойчивости системы управления вагонопотоками путем построения и изучения соответствующих жестких и мягких математических моделей, описываемых автономными системами обыкновенных линейных дифференциальных уравнений. Методы: в данном исследовании применяются методы теории устойчивости решений дифференциальных уравнений, а также теории управления и динамических систем. В наглядном представлении применяется фазовое пространство, выполняется качественный и количественный анализ поведения в нем фазовых траекторий, отвечающих невозмущенному и возмущенным решениям систем дифференциальных уравнений, описывающих построенные модели систем управления. Результаты: дано сравнение характеристик многоступенчатых систем управления вагонопотоками. Предложено исследование устойчивости многоуровневых моделей управления вагонопотоками в условиях интеллектуализации функций управления. В среде системы аналитических вычислений найдены и изучены условия асимптотической устойчивости во времени двухуровневой системы управления вагонопотоками. Практическая значимость: полученные путем вычислительного эксперимента результаты позволяют оценивать устойчивость функционирования припортовых транспортно-технологических систем в условиях изменения организации производства и интеллектуализации процессов управления перевозками. Системы компьютерной математики дают возможность реализовывать эвристическую составляющую исследований и получать теоретически обоснованные и наглядные решения задач оптимизации режимов управления грузовой и вагонопотоками.

Purpose: To consider the issue of sustainability of multi-level control systems for car flows to port railway stations in the conditions of intellectualization of transportation management processes. To assess the influence of three-level and two-level control systems for the operational work of port roads on the quality of planning the supply of trains to port stations under various modes of operational operation of railways. Determine the conditions for the stability of the car flow control system by constructing and studying the corresponding hard and soft mathematical models described by autonomous systems of ordinary linear differential equations. Methods: In this study, the methods of the theory of stability of solutions of differential equations, as well as the theory of control and dynamical systems are used. A phase space is used in a visual representation, a qualitative and quantitative analysis of the behavior of phase trajectories in it is performed, corresponding to undisturbed and perturbed solutions of systems of differential equations describing the constructed models of control systems. Results: A comparison of the characteristics of multistage car traffic control systems is given. A study of the stability of multilevel models of car traffic management in the context of the intellectualization of management functions is proposed. In the environment of the analytical computing system, the conditions of asymptotic stability in time of a two-level wagon traffic control system are found and studied. Practical importance: The results obtained by computational experiment make it possible to assess the stability of the functioning of port-side transport and technological systems in the context of changes in the organization of production and the intellectualization of transportation management processes. Computer mathematics systems make it possible to implement the heuristic component of research and obtain theoretically sound and visual solutions to problems of optimizing cargo and wagon traffic control modes.

 транспортные системы железнодорожный транспорт припортовые станции организация транспортного производства устойчивость систем управления дифференциальные уравнения системы компьютерной математики Transport systems railway transport port stations organization of transport production stability of control systems differential equations computer mathematics systems Публикация осуществлена в рамках реализации гранта ОАО «РЖД» на развитие научно-педагогических школ в области железнодорожного транспорта The publication was carried out within the framework of the implementation of the grant of JSC Russian Railways for the development of scientific and pedagogical schools in the field of railway transport

Статистика // Ассоциация морских торговых портов. URL: https://www.morport.com/rus/content/statistika‑0 (дата обращения: 11.07.2024). Statistika // Associaciya morskih torgovyh portov. URL: https://www.morport.com/rus/content/statistika‑0 (data obrascheniya: 11.07.2024). Черняев А. Г., Зубков В. Н., Чеботарева Е. А. Развитие полигонных технологий перевозок на основе совершенствования логистического управления вагонопотоками в границах нескольких дорог // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. 2017. № 2 (66). С. 75–82. Chernyaev A. G., Zubkov V. N., Chebotareva E. A. Razvitie poligonnyh tehnologiy perevozok na osnove sovershenstvovaniya logisticheskogo upravleniya vagonopotokami v granicah neskol'kih dorog // Vestnik Rostovskogo gosudarstvennogo universiteta putey soobscheniya. 2017. № 2 (66). S. 75–82. Пленкин С. А., Новичихин А. В. Разработка методики перераспределения вагонопотоков (на примере Северо-Западного полигона) // Бюллетень результатов научных исследований. 2023. Вып. 3. С. 73–84. DOI: 10.20295/2223-9987-2023-3-73-84. Plenkin S. A., Novichihin A. V. Razrabotka metodiki pereraspredeleniya vagonopotokov (na primere Severo-Zapadnogo poligona) // Byulleten' rezul'tatov nauchnyh issledovaniy. 2023. Vyp. 3. S. 73–84. DOI: 10.20295/2223-9987-2023-3-73-84. Zadorozhniy V., Bakalov M. Principles of Mathematical Modeling of Wagon Flows Distribution in the Portside Transport and Technological System // Lecture Notes in Networks and Systems:International School on Neural Networks, NN 2022 (St. Petersburg, Russian Federation, 08–10 February 2022). 2023. Vol. 509. P. 881–888. DOI: 10.1007/978-3-031-11058-0_89. Zadorozhniy V., Bakalov M. Principles of Mathematical Modeling of Wagon Flows Distribution in the Portside Transport and Technological System // Lecture Notes in Networks and Systems:International School on Neural Networks, NN 2022 (St. Petersburg, Russian Federation, 08–10 February 2022). 2023. Vol. 509. P. 881–888. DOI: 10.1007/978-3-031-11058-0_89. Чеботарева Е. А. Теория и методология организации транспортного производства в припортовых транспортно-технологических системах: монография. Ростов н/Д.: ФГБОУ ВО РГУПС, 2020. 267 с. Chebotareva E. A. Teoriya i metodologiya organizacii transportnogo proizvodstva v priportovyh transportno-tehnologicheskih sistemah: monografiya. Rostov n/D.: FGBOU VO RGUPS, 2020. 267 s. Zubkov V. N., Ryazanova E. V., Anoshkin K. V. Proposals for the Development of the Road Information Logistics System (RILS) // Proceedings‑2022: International Russian Automation Conference, RusAutoCon 2022. 2022. P. 527–536. DOI: 10.1109/RusAutoCon54946.2022.9896277. Zubkov V. N., Ryazanova E. V., Anoshkin K. V. Proposals for the Development of the Road Information Logistics System (RILS) // Proceedings‑2022: International Russian Automation Conference, RusAutoCon 2022. 2022. P. 527–536. DOI: 10.1109/RusAutoCon54946.2022.9896277. Шапкин И. Н., Осьминин А. Т. Цифровые технологии приходят на смену прежней идеологии управления перевозками // Инновационные технологии на железнодорожном транспорте: сборник трудов научно-практической конференции с международным участием. М., 2022. С. 413–431. Shapkin I. N., Os'minin A. T. Cifrovye tehnologii prihodyat na smenu prezhney ideologii upravleniya perevozkami // Innovacionnye tehnologii na zheleznodorozhnom transporte: sbornik trudov nauchno-prakticheskoy konferencii s mezhdunarodnym uchastiem. M., 2022. S. 413–431. Осьминин А. Т. О разработке интеллектуальной системы управления перевозочным процессом на железнодорожном транспорте // Наука 1520 ВНИИЖТ: Загляни за горизонт: сборник материалов научно-практической конференции АО «ВНИИЖТ». Щербинка, 2021. С. 139–147. Os'minin A. T. O razrabotke intellektual'noy sistemy upravleniya perevozochnym processom na zheleznodorozhnom transporte // Nauka 1520 VNIIZhT: Zaglyani za gorizont: sbornik materialov nauchno-prakticheskoy konferencii AO «VNIIZhT». Scherbinka, 2021. S. 139–147. Осьминин А. Т., Кабанов А. В. Динамическая модель загрузки инфраструктуры ОАО «РЖД» // Железнодорожный транспорт. 2021. № 8. С. 10–19. Os'minin A. T., Kabanov A. V. Dinamicheskaya model' zagruzki infrastruktury OAO «RZhD» // Zheleznodorozhnyy transport. 2021. № 8. S. 10–19. Арнольд В. И. «Жесткие» и «мягкие» математические модели. 2‑е изд. М.: МЦНМО, 2008. 32 с. Arnol'd V. I. «Zhestkie» i «myagkie» matematicheskie modeli. 2‑e izd. M.: MCNMO, 2008. 32 s. Левин Д. Ю. Теория оперативного управления перевозочным процессом: монография. М.: ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2008. 625 с. Levin D. Yu. Teoriya operativnogo upravleniya perevozochnym processom: monografiya. M.: GOU «Uchebno-metodicheskiy centr po obrazovaniyu na zheleznodorozhnom transporte», 2008. 625 s. Чеботарева Е. А., Богачев В. А. Исследование организационно-технологической устойчивости системы управления вагонопотоками c использованием теории дифференциальных уравнений // Вестник Уральского государственного университета путей сообщения. 2023. № 4 (60). С. 4–12. Chebotareva E. A., Bogachev V. A. Issledovanie organizacionno-tehnologicheskoy ustoychivosti sistemy upravleniya vagonopotokami c ispol'zovaniem teorii differencial'nyh uravneniy // Vestnik Ural'skogo gosudarstvennogo universiteta putey soobscheniya. 2023. № 4 (60). S. 4–12. Петровский И. Г. Лекции по теории обыкновенных дифференциальных уравнений. 2009. 207 с. Petrovskiy I. G. Lekcii po teorii obyknovennyh differencial'nyh uravneniy. 2009. 207 s.