Розвиток теорії управління експлуатаційною роботою залізничної системи в умовах невизначеностей і ризиків

Abstract

UA: Дисертацію присвячено вирішенню актуальної наукової проблеми для залізничного транспорту – розвитку теорії управління експлуатаційною роботою залізничної системи в умовах невизначеностей і ризиків. У дисертаційній роботі запропоновано підходи, методи, моделі і технології, які призначені для забезпечення ефективного управління експлуатаційною роботою підсистем залізничного транспорту в умовах дії факторів невизначеності і ризиків. Запропоновано підхід щодо уточнення моделей як спосіб зменшення невизначеності на стратегічному рівні управління залізничної системи на прикладі уточнення моделі розрахунку плану формування одногрупних вантажних поїздів. Запропоновані підходи, оптимізаційні і прогнозні моделі, спрямовані на підвищення рівня точності і надійності тактичного планування в умовах невизначеності, пов’язаної з коливаннями вагонопотоків та пасажиропотоків. Запропонована технологія оперативного управління роботою технічних станцій, що реалізує підходи ризик-менеджменту і спрямована на вирішення проблеми недотримання строків доставки вантажів залізничним транспортом. Запропонована модель управління формуванням контейнерних поїздів на термінальних залізничних станціях і просуванням їх залізничною мережею до порту в контексті інтермодальних міжнародних перевезень, яка забезпечує надійну взаємодію між різними видами транспорту в умовах невизначеності, обумовленої волатильністю контейнеропотоків. Запропоновано технологію швидкої доставки контейнерів, яка базується на використанні інноваційних технічних рішень у вигляді модульних поїздів CargoSprinter та автоматичних вантажних систем MetroCargo, ключовим елементом якої є робастна модель управління, спрямована на нівелювання негативного впливу невизначеності, пов’язаної зі стохастичністю і відсутністю повної інформації про часові рамки виконання технологічних операцій.

EN: The dissertation addresses an important scientific problem for railway transport: the development of the theory of operational work management for the railway system under conditions of uncertainty and risk. The dissertation proposes approaches, methods, models, and technologies designed to ensure effective management of the operational work of railway transport subsystems in the presence of uncertainty and risk factors. An approach is proposed to refine models as a way to reduce uncertainty at the strategic level of railway system management, exemplified by the refinement of the model for calculating the single-group freight train formation plan. This involved introducing a function into the model to calculate the time cost coefficient for wagon dwell time at marshalling yards depending on the yard's workload. Additionally, a method for determining the parameters of this function based on statistical data was proposed. The refined model enabled a 3.5% reduction in actual costs associated with train accumulation and reformation across the network. The proposed approaches, optimization, and forecasting models are aimed at improving the accuracy and reliability of tactical planning under uncertainty associated with fluctuations in wagon flows and passenger flows. A model was developed for planning routes of high-speed passenger trains in a direction with a significant share of tourist passenger flow under conditions of uncertainty. A technology for operational management of technical station operations is proposed, implementing risk management approaches to address the problem of non-compliance with freight delivery deadlines. A vector optimization model was developed for operational planning of technical station operations, addressing both operational cost criteria and the risk of potential freight delivery delays. The application of the proposed optimization model and risk management approach allowed for a 62% reduction in the total risk associated with untimely delivery and an almost 8% decrease in the station's overall operating costs. A model for managing the formation of container trains at terminal railway stations and their movement through the railway network to ports in the context of intermodal international transportation was proposed, ensuring reliable interaction between different modes of transport under conditions of uncertainty caused by container flow volatility. A rapid container delivery technology was also proposed, based on innovative technical solutions such as modular CargoSprinter trains and automated MetroCargo freight systems. The key element of this technology is a robust management model aimed at mitigating the negative impact of uncertainty associated with stochasticity and incomplete information about the timing of technological operations. Moreover, the same procedure was used to calculate a current plan with fixed operating “windows” at workstations. The costs of the robust plan exceeded those of the optimal plan with fixed initial data by only 6.5%, which is a reasonable trade-off for robustness. This robustness, in turn, is compensated by the ability to quickly respond to unforeseen changes, avoiding significant delays and losses. All theoretical and practical results of the dissertation can be used to develop and improve technologies for strategic, tactical, and operational planning of enterprises directly responsible for organizing transportation processes on the railway. Their application can significantly enhance the efficiency of operational management in railway transport.