Мало хто замислюється, але одним із фундаментальних питань, що визначає стратегію розвитку операційної моделі залізничної галузі...

Про сучасний погляд на точність операційних моделей залізниць

        Мало хто замислюється, але одним із фундаментальних питань, що визначає стратегію розвитку операційної моделі залізничної галузі України, є точність операційної моделі — чи правильно ми дотримуємося високого рівня гнучкості операцій у нашій залізничній системі? Відповідь на це питання дозволить визначитися, якої потужності локомотив закуповувати, яким шляхом модернізувати інфраструктуру, куди першочергово направляти інвестиції тощо.
       На сьогодні на залізничній системі України діє високий рівень гнучкості операцій, тобто на нашій залізничній мережі вантажні перевезення виконуються без дотримання нормативного розкладу руху – так зване “відправлення поїздів за готовністю”.
       Однак специфіка організації вагонопотоків засвідчує, що основні обсяги перевезень у нас спрямовані до морських портів та західних залізничних переходів. У першому напрямку високий демередж за простій суден, що вимагає підвищення плановості руху поїздів до портів. У другому — залізничні системи сусідніх країн працюють за розкладом.
       Ці фактори зумовлюють необхідність підвищення рівня передбачуваності руху поїздопотоків й на залізничній мережі України. Не меншої актуальності підвищення точності займає в темі запровадження відкритого доступу до залізничної інфраструктури загального користування України, тобто можливості надання різним перевізникам запланованих у часі маршрутів руху їхніх поїздів – ниток графіка.
       Не додає позитиву чинній моделі перевезень і практика потрапляння нашої залізничної системи у високий рівень дезорганізації в пікові сезони навантаження, що багатьма фахівцями пов’язується з відсутністю планового руху поїздопотоків, тобто необхідного рівня точності.
       У дискусії щодо зміни операційної моделі переважає думка фахівців, що чинна модель більш прийнятна, дозволяє перевезти більше вантажів, а її зміна призведе до втрати обсягів перевезень.

       Детально про точність операційної моделі

       Що ми знаємо про точність? Пропоную розібратися в основних поняттях: які наслідки зміни точності, які погляди наукових шкіл на зміну точності, і головне, який вибір роблять залізниці світу й чому.
       В основі розуміння рівня точності експлуатації залізничної системи лежать поняття структурованості та гнучкості виконання операцій. За наслідками ці два підходи до технологічного процесу перевезень є протилежними і мають свої переваги й недоліки.


       Дотримання структурованості розкладу вимагає використання в системі коротких диференційованих за довжиною і вагою поїздів, що збільшує частоту руху та зменшує ресурси. Однак збільшення частоти може перевищити рівень використання пропускної спроможності мережі, що призведе до втрати швидкості. Модель перевезень за розкладом діє в Німеччині, Польщі тощо.
       Традиційно вважається, що збільшення гнучкості операцій з відправлення поїздопотоків у системі дозволяє збільшити обсяг перевезень та потребує меншої кількості локомотивів. Однак на практиці при збільшенні гнучкості операцій з відправлення поїздопотоків у системі зменшується швидкість та збільшується необхідність ресурсів – локомотивів та вагонів. Такі результати ми отримуємо щороку в сезон перевантаження мережі.
       Розберімося, чому це так? Система з відправленням “за готовністю” передбачає накопичення составу до заданої норми маси й довжини, лише після цього ухвалюється рішення щодо відправлення поїзда, тобто відправлення є досить гнучким, а в деяких випадках навіть випадковим процесом. За таких умов виникають незаплановані очікування локомотивів, а процес руху поїзда ділянкою покладений на диспетчерів, які виконують його пропуск в оперативному режимі без заданого плану руху, що призводить до зменшення швидкості.
       Протилежна їй операційна модель передбачає накопичення составів до заданого часу без дотримання норм маси й довжини. Поїзд відправляється згідно з розкладом та має план пропуску ділянкою, що дозволяє зменшити зупинки в русі. Теорія каже, що це ефективно. Однак чому ж ми не застосовували останні років 100 структурований розклад? Були об’єктивні причини: відсутня можливість спрогнозувати прибуття вагонів для накопичення (знаки питання на рисунку нижче), що призводило до неможливості встановлення розкладу, який на практиці дозволяв синхронізувати процеси.


       Обчислювальні засоби у 60-х роках не дозволяли об’єднувати, обробляти, моделювати великий обсяг інформації щодо перевізного процесу. І тому працювала на практиці лише та технологія, яка була можлива на той час. З великим обсягом перевезень ми просто переробляли вагонопотік, а кількість відправлень була досить стабільною. Зараз ситуація змінилася, обсяг зменшився, простої збільшилися, з’явилися нові види вантажів.


       Погляд пострадянської наукової школи на проблему

       Ознайомившись з деталями технології, пропоную трохи розібрати погляди наукових шкіл на зміну точності. Погляд радянської наукової школи на проблему вибору точності в залізничній системі яскраво може охарактеризувати цитата кандидата технічних наук Соколова П.С. з його монографії 1960 року “Економіка сортувальних станцій”:

“Радянський залізничний транспорт уже давно пройшов той етап розвитку, коли застосування німецької або американської форми графіка могло слугувати прикладом, до якого слід прагнути … відправлення за готовністю дозволяє освоїти обсяги перевезень, що зростають”

Про сучасний погляд на точність операційних моделей залізниць
професор СотніковІ.Б.

       Професор Сотніков Ісаак Бенціонович не заперечував можливість використання ниток графіку, але при застосуванні того часу ниток проводив власні розрахунки на основі чого і констатував: “Виділення в графіку руху постійних ліній ходу поїздів викликає збільшення простою составів на технічних станціях в очікуванні відправлення за постійною «ниткою» графіка”.

Про сучасний погляд на точність операційних моделей залізниць
професор Каретніков О.Д.

       Професор Олексій Дмитрович Каретніков вдихнув життя у теорію графіка, запропонував автоматизацію графіка руху поїздів (ГРП), впроваджував і головне вважав, що гнучкість операцій може бути присутня, але її слід вкладати у варіаційний графік, — поїзди мають відправлятись все ж відповідно до прив’язаної нитки, що є планом руху поїзда, але таких ниток має бути більше.        На практиці залізничники вже увійшли в іншу культуру організації перевезень, “здачі”, затори й відсутність правди про рух поїзда cтали основою експлуатації.
       Якщо раніше теоретичні розрахунки спиралися на аналітичні залежності, то сьогодні є можливість використати спеціальні складні та дорогі програмні комплекси, які дозволяють провести моделювання роботи сортувальної станції та ділянки з деталізацією до вагона.

       Науковий погляд на проблему в США

Про сучасний погляд на точність операційних моделей залізниць
Доктор Тайлер Дік

Доктор Тайлер Дік з університету Іллінойс (США) за концепцією циклу ефективності мережі виконав імітаційне моделювання замкненої імітаційної системи “сортувальна станція – ділянка – сортувальна станція”, що надало фундаментальні знання про точність залізничної системи. Його висновок:“Зі збільшенням гнучкості швидко виникає в системі збільшення затримки поїздів на ділянці (падає швидкість), зменшується пропускна спроможність. Наявність гнучкості розкладу руху прибуття поїздів шкідливо для роботи сортувальної системи”.        Такі наукові результати у поєднанні з практикою стали підтверджуватись, і це поклало нову еру операційних моделей залізниць.
       Процитую засновника концепції залізниці “on time”, або як її широко назвали в Північній Америці — Precision Scheduled Railroading, PSR Хантера Харрісона: “Що виявили залізниці, це те, що увага до збільшення поїздів насправді загальмувала мережу в цілому і змусила вагони довгий час простоювати у сортувальних системах — і це неефективно як для залізниць, так і для їхніх клієнтів…”

Про сучасний погляд на точність операційних моделей залізниць
Хантер Харрісон — засновник PSR

       “PSR має на меті забезпечити послідовне, обслуговування, що постійно повторюється, щоб зменшити час перебування в терміналах і час транзиту, але використовує довгі поїзди та зменшує вимоги до виду вантажів і рухомого складу, щоб мінімізувати витрати”.
       Такі наукові результати у поєднанні з практикою стали підтверджуватись, і це поклало нову еру операційних моделей залізниць.
       Операційна модель Е. Хантера Харрісона має на меті поєднати найкращі елементи двох протилежних стратегій: дотримання “повноваговості” та дотримання графіка. Саме така концепція нової операційної моделі, яка завоювала Північну Америку.


       Ключові компоненти операційної моделі точної залізниці:

       -мінімізація часу перебування вагонів у сортувальних системах завдяки попередньому групуванню вагонів;
       -мінімізація обсягів сортування вагонів – агресивна стратегія маршрутизації;
       -використання кількох маршрутів руху для перевезення з пункту А в пункт Б;
       -поєднання масових вантажів з іншими відправками для організації поїздів загального призначення;
       -збалансування руху за напрямком, навіть якщо в поїздах менше вагонів;
       -дислокація локомотивів відповідно до попиту;
       -мінімізація потреби паливно-енергетичних ресурсів.
       На рисунку нижче наведено порівняльний аналіз швидкості та простою на станціях у залізничних системах США та України. Зліва частота величини швидкості на кожній із залізниць США, червона лінія – додано наш показник, що переведений до миль на км. Як ми бачимо, працювати можна набагато швидше – майже всі залізниці підвищили точність в межах PSR.
       Справа простій у годинах, можу попередити — не радійте, що у нас досить прийнятний показник. У залізниць Північної Америки 8-10 тис. тонн маса составів, тому їхній простій більший, але зіставний з нами, а у німців простій у межах 4-6 годин.

       Підвищення точності, тобто рух за розкладом – це комплексний підхід до планування від місця навантаження до вивантаження та розподілу вагонів. Вчасне відправлення й нитка потрібні як план руху вагона. Саме в цьому фундаментальна наша помилка, ми чомусь думаємо, що нитка – це швидкість.

Про сучасний погляд на точність операційних моделей залізниць
Ленс Фриц — СЕО Union Pacific Railroad

       Звернемось до СЕО однієї з найбільших залізничних компаній США — UP (англ., Union Pacific Railroad) Ленса Фрица, який у своєму інтерв’ю надав такі висновки та нюанси підвищення точності в системі для зменшення витрат:
       “Переміщення тоннажу на меншу кількість, але довших поїздів, поряд із зменшенням обсягу переформувань, зменшило витрати UP, роблячи послуги більш надійними”.
       “Ми можемо краще зрозуміти, що надходить, і взяти під контроль речі, які раніше насправді не контролювали”.
       Забезпечення точності передбачає зменшення складності в системі. Нижче наведено дві діаграми, що показують як переформовується трафік в межах системи сортувальних станцій. Зліва в класичній системі – hub-and-spoke, тобто існуючий зараз у нас підхід організації вагонопотоків, робота розпилена, неоднорідна, існують високозавантажені сортувальні станції (концентратори).

       Справа діаграма – після зміни стратегії організації вагонопотоків у поїзди за моделлю PSR. Формування, підбирання груп за допомогою спеціального програмного забезпечення контролюється на першому рівні входження в мережу. Состави на початковому етапі складаються з великих груп вагонів, що потребує два-три розриви при здійсненні переформування в процесі руху, що може бути реалізовано без сортувальної гірки, а на дільничних станціях осаджуванням тощо.
       Здається, незначні зміни в технології, але це колосально зменшує витрати залізничної системи. По суті, розмір та композиція поїзда стає критерієм управління з використанням програмних комплексів, які дозволяють узгодити планування руху відправок на всій мережі.

Про сучасний погляд на точність операційних моделей залізниць
Fahmy Sameh

       Практичні результати можна коротко описати наведеними цитатами Fahmy Sameh, що був у витоків PSR з Хантером Харрісоном, а потім був запрошений працювати в Канзас Сіті, допомагав змінити операційну модель компанії:
       “Ці вдосконалення [швидкості та часу простою] дозволили нам вивільнити активи… Ми вивільнили 14 % наших локомотивів. Отже, зараз у нас є діючий флот 903 машини, коли ми розпочали впровадження PSR, це було 1046”.
       “Там, де залізниці раніше зосереджувалися на русі составів поїздів, PSR переходить до руху вагонів. Отже, замість того, щоб чекати накопичення норми довгого поїзда, поїзди завжди рухаються, і вагони забирають за розкладом, незалежно від довжини поїзда”. “…Коли формуємо намагаємось збільшувати довжину”.

       Наочно процеси поїздоутворення можна швидко зрозуміти, аналізучи діаграми, що представлені нижче та взяті зі звіту залізничної компанії Kansas City Southern для аналізу маси составів при підвищенні точності операцій. До впровадження всі поїздопотоки відокремлені – інтермодальні, маніфест та хімічні поїзди. Маніфест поїзд — це наш аналог дільничних поїздів, що призначені для передачі потоку вагонних відправок між сортувальними системами.
       Нижче діаграма, на якій наведені показники поїздів після прийнятої стратегії змішування вагонної відправки з великими групами потенційно маршрутних вантажів, що дозволяє поєднати рух вагонних відправок з концепцією маршруту.

       На другій діаграмі представлено процес використання ниток графіку за відправленням (Train #), де можна побачити, що за деякими днями розклади не використовуються, та як освоюються коливання обсягів вагонопотоку використанням додаткових ниток графіку. Маса составів (тис. тонн) коливається, що відрізняє цю технологію від нашої – “очікування повносоставності та повноваговості”. Червоним виділені найбільш небажані результати маси відправлених составів. У загальному процесі такий підхід стає набагато вигіднішим, оскільки можна чітко передбачати рух поїзда, планувати роботу локомотивів та локомотивних бригад.

       Висновки

       Вищеописаний досвід підвищення точності залізничних систем Північної Америки є найбільш наочним прикладом для залізниці України. У США, Канаді та Мексиці функціонують вантажні залізниці з обсягами перевезень, які можна порівняти з українськими, та й ні для кого не секрет, що наша залізнична система багато в чому скопійована з американської.
       Отже, за висновками можна стверджувати, що у нас сприймається точність залізниці більше в поняттях пріоритетності руху та швидкості. Усі ми знаємо, що за результатами запровадження у 2019 році перевезень вантажів за договорами на особливих умовах – за розкладом руху маршрутних поїздів (РРМП) Антимонопольний комітет України надав рекомендації для АТ “Укрзалізниця” щодо вжиття заходів, спрямованих на забезпечення рівних умов надання послуг з перевезення вантажів залізничним транспортом під час запровадження перевезень вантажів за РРМП. Ми сприйняли РРМП як виділення нитки з пріоритетом руху поїзда з підвищеною швидкістю.
       Але підвищення точності, тобто рух за структурованим розкладом, – це комплексний підхід до планування від місця навантаження до вивантаження та розподілу вагонів для всіх вантажів. Вчасне відправлення і нитка – це план руху вагона. Саме в цьому фундаментальна наша помилка.
       Отже, у сучасних умовах цифровізації, аналізу великих даних, підвищення точності в залізничних системах реалізується не встановленою ниткою, яка не відображає реальних умов експлуатації, а комплексним підходом до планування організації вагонопотоків, балансування мережі та резервами, які закладаються у перевізний технологічний процес, що дозволяє підвищити надійність перевезень, зменшити активи та операційні витрати всіх учасників ринку.
       В умовах структурного розділення ІТ-рішення для розподілу ниток графіка за заявками перетворить залізничну мережу загального користування у інтерактивну платформу взаємодії між виробником і споживачем транспортної послуги, що зменшить витрати та підвищить передбачуваність перевізного процесу.

       Джерело Ukraine Rail Monitoringing. Допис опубліковано на сайті URM 04.12.2021. Автор АНДРІЙ ПРОХОРЧЕНКО


        Замовити книгу "Залізничні системи з вертикальним розділенням. Європейська модель" за посиланням




       Читати додатково:
       Зміна парадигми: PSR або концепція залізниці "на час"
       Кому і за що платять великі зарплати на американських залізницях. Ч.1.

0 коментарі: