Математичні моделі вагона-цистерни та наливних вантажів, що перевозяться нею

Abstract

Аналіз логістичного забезпечення залізниці показує, що при зростанні відповідальності останньої за надання якісних транспортних послуг відсутня можливість отримання повної оперативної інформації щодо стану вантажів, зокрема, класу наливних вантажів, які перевозяться у вагонах-цистернах з обмеженим доступом для вимірювань за весь час здійснення операцій транспортного циклу. Зазначена задача наразі не має ефективних шляхів рішення, причому її актуальність полягає в тому, що під час транспортування даної групи вантажів або перебування в умовах інфраструктури залізниці під впливом природних факторів (опадів, перепадів температури тощо) фізико-хімічні властивості наливних вантажів можуть зазнавати значних змін, навіть до втрати їх (вантажів) товарної цінності (зміна агрегатних станів, агломерація різної фізичної природи, утворення нових речовин та підвищене газовиділення тощо). Ускладнення щодо вирішення задачі визначення поточного стану вантажів вказаного класу та відповідного нетяглового рухомого складу виникають через неможливість прямих вимірів, зумовлену, зокрема, такими чинниками як: відсутність прямого доступу до вантажу для вимірювань (внаслідок пломбування вагонів); значні геометричні розміри вагонів, що ускладнює для них заміри у всій порожнині; невиправдані витрати часу на здійснення вимірювань тощо. Дієвим шляхом розв’язування задачі визначення поточного стану вантажів при здійсненні операцій транспортного циклу на залізниці слід розглядати запровадження підходу, що ґрунтується на застосуванні методів математичного моделювання з відповідною модельною підтримкою. В цьому випадку, з одного боку  не виникає потреби додаткового дообладнання РС та інфраструктури залізниці певною апаратурою (датчики, засоби телеметрії, канали зв’язку тощо), а з другого боку ― забезпечується отримання оцінки стану вантажу з бажаною деталізацією по всій порожнині вагону та прогнозування стану вантажу на бажаний період часу з урахуванням можливих змін умов (погодних, транспортних, перевантаження тощо) при здійсненні технологічних операцій залізницею.

Анализ логистического обеспечения железной дороги показывает, что при росте ответственности последней за предоставление качественных транспортных услуг отсутствует возможность получения полной оперативной информации о состоянии грузов, в частности, класса наливных грузов, перевозимых в вагонах-цистернах с ограниченным доступом для измерений за все время осуществления операций транспортного цикла. Указанная задача пока не имеет эффективных путей решения. Причем его актуальность заключается в том, что во время транспортировки данной группы грузов, или их пребывания в условиях инфраструктуры железной дороги, под влиянием природных факторов (осадков, перепадов температуры и т.п.) физико-химические свойства наливных грузов могут испытывать значительные изменения, что может привести даже к потере ними товарной ценности (изменение агрегатных состояний, агломерация различной физической природы, образования новых веществ и повышенное газовыделение и т.п.). Осложнения при решении задачи определения текущего состояния грузов указанного класса, и соответствующего нетягового подвижного состава, возникают из-за невозможности прямых измерений. Это обусловлено, в частности, такими факторами как: отсутствие прямого доступа к грузу для измерений (вследствие пломбирования вагонов), значительные геометрические размеры вагонов, что затрудняет для них замеры во всей полости; неоправданные затраты времени на осуществление измерений и т. д. Действенным путем решения задачи определения текущего состояния грузов при осуществлении операций транспортного цикла на железной дороге следует рассматривать введение подхода, основанного на применении методов математического моделирования с соответствующей модельной поддержкой. В этом случае, с одной стороны  не возникает необходимости дополнительного дооборудования РС и инфраструктуры железной дороги определенной аппаратурой (датчики, средства телеметрии, каналы связи и т.п.), а с другой  обеспечивается получение оценки состояния груза с желаемой детализацией по всей полости вагона и прогнозирования состояния груза на желаемый период времени с учетом возможных изменений условий (погодных, транспортных, перегрузки и т.п.) при осуществлении технологических операций по железной дороге.

An analysis of the logistic support of the railway shows that with the latter becoming more responsible for providing quality transport services, it is not possible to obtain full operational information on the condition of goods, in particular, the class of liquid cargo transported in tank wagons with limited access for measurements for the entire duration of transport operations cycle. The indicated problem does not yet have effective solutions. Moreover, its relevance lies in the fact that during the transportation of this group of goods, or their stay in the conditions of the railway infrastructure, under the influence of natural factors (precipitation, temperature extremes, etc.), the physical and chemical properties of bulk cargo can undergo significant changes, which can even lead to the loss of their commodity value (a change in state of aggregation, agglomeration of various physical nature, the formation of new substances and increased gas evolution, etc.). Complications in solving the problem of determining the current state of cargo of a specified class, and the corresponding non-traction rolling stock, arise due to the impossibility of direct measurements. This is due, in particular, to such factors as: lack of direct access to the load for measurements (due to sealing of wagons), significant geometric dimensions of wagons, which makes it difficult for them to measure in the entire cavity; unjustified expenses of time for carrying out measurements, etc. An effective way of solving the problem of determining the current state of goods during operations of the transport cycle on the railway should be considered the introduction of an approach based on the use of mathematical modeling with appropriate model support. In this case, on the one hand there is no need for additional equipping of the RS and the railway infrastructure with certain equipment (sensors, telemetry, communication channels, etc.), and on the other получение an assessment of the state of the cargo with the desired detail throughout the cavity is provided wagon and forecasting the condition of the cargo for the desired period of time, taking into account possible changes in conditions (weather, transport, transshipment, etc.) during technological operations by rail.