Методика формирования области экономически эффективных стратегий развития облика и мощности Владивостокского мультимодального транспортного узла

Определяющим фактором при оценке влияния несимметрии питающего напряжения на величины фазных токов двигателей является проведение исследований с помощью имитационного моделирования. Так, например, с использованием программного комплекса МаЙаЬ и пакета Simulink можно более полно проанализировать режимы работы АД серий 4А и АИ, что позволит учитывать аварийные режимы работы АД не только при проектировании, но и при эксплуатации в системах электроснабжения любых объектов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. М. : Стандартинформ, 2014. 19 с.

2. Суднова В.В. Качество электрической энергии. М. : Энергосервис, 2000. 80 с.

3. Казаков Ю.Б. Энергоэффективность работы электродвигателей и трансформаторов при конструктивных и режимных вариациях : учеб. пособие. М. : ИД МЭИ, 2013. 152 с.

4. ГОСТ Р 52776-2007 (МЭК 60034-1-2004). Машины электрические вращающиеся. Номинальные данные и характеристики. М. : Стандартинформ, 2008. 68 с.

5. Радин В.И., Брускин Д.Э., Зорохович А.Е. Электрические машины: асинхронные машины / под ред. И.П. Копылова. М. : Энерго-атомиздат, 1988.

6. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин. М. : Высшая школа, 2001. 327 с.

7. Ключев, В. И. Теория электропривода : учеб. для вузов. М. : Энергоатомиздат, 2001. 573 с.

8. Технические данные асинхронных электродвигателей переменного тока с к.з. ротором серии АИ. [Электронный ресурс]. URL: http:// princi-pact.ru/content/view/166/72/ (дата обращения 25.02.2016).

9. Материалы по продуктам MATLAB &Toolboxes. [Электронный ресурс]. URL: http://matlab.exponenta.ru/ (дата обращения 27.02.2016).

10.Черных, И.В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB, SimPowerSystems и Simulink. М. : ДМК Пресс ; СПб. : Питер, 2008. 288 с.

11. Герман-Галкин, С.Г., Кардонов, Г.А. Электрические машины: Лабораторные работы на ПК. СПб. : Корона-принт, 2003. 256 c.

12. Мусин А.М. Аварийные режимы асинхронных двигателей, приводящие к перегреву изоляции. [Электронный ресурс]. URL: http://www.nppsa-turn.ru/mysinAM7.htm (дата обращения 14.03.2016).

УДК 338.47:656.078(571.63) Бондаренко Наталья Викторовна,

преподаватель Хабаровского техникума железнодорожного транспорта Факультета среднего профессионального образования, Дальневосточный государственный университет путей сообщения,

тел. 8(924)200-25-67, e-mail: kavada06@mail.ru Нестерова Наталья Станиславовна, к. т. н., доцент кафедры «Изыскания и проектирование железных и автомобильных дорог», Дальневосточный государственный университет путей сообщения, Хабаровск,

тел. 8(914)542-04-39, e-mail: mer-maid2@yandex.ru Гончарук Сергей Миронович, д. т. н., профессор кафедры «Железнодорожный путь», Дальневосточный государственный университет путей сообщения, Хабаровск, тел. 8(914)162-39-11, e-mail: goncharuksergey@mail.ru

МЕТОДИКА ФОРМИРОВАНИЯ ОБЛАСТИ ЭКОНОМИЧЕСКИ ЭФФЕКТИВНЫХ СТРАТЕГИЙ РАЗВИТИЯ ОБЛИКА И МОЩНОСТИ ВЛАДИВОСТОКСКОГО МУЛЬТИМОДАЛЬНОГО ТРАНСПОРТНОГО УЗЛА

N. V. Bondarenko, N. S. Nesterova, S. M. Goncharuk

THE METHODS OF FORMING THE AREA OF ECONOMICALLY EFFECTIVE STRATEGIES FOR THE DEVELOPMENT OF SHAPE AND CAPACITY OF THE VLADIVOSTOK MULTIMODAL TRANSPORTATION HUB

Аннотация. В настоящей статье рассматриваются вопросы разработки комплексных инновационных проектов развития крупных мультимодальных транспортных узлов (МТУ). В статье приведены факторы, влияющие на формирование области эффективных стратегий (ОЭС) этапного развития облика и мощности элементов ВМТУ, и выбран критерий, позволяющий оценить итоговый результат решаемой задачи интегральным эффектом при агрегировании локальных критериев по элементам системы в единое целое. Рассмотрены составляющие критерия, влияющие на границы области эффективных стратегий. Дана содержательная и математическая постановка решаемой задачи, которая предусматривает трехэтапную

расчетную процедуру, позволяющую сопоставить в пределах принятого горизонта расчета результаты работы элементов системы с суммарными дисконтированными строительно-эксплуатационными расходами. На основе реализации предложенной математической модели разработана методика, показанная в статье в виде блок-схемы. Реализация решения поставленной задачи по разработанной методике позволит существенно сократить объем работы при создании инновационного проекта на предпроектной стадии для привлечения потенциальных инвесторов.

Ключевые слова: мультимодальный транспортный узел, методика, экономически эффективная стратегия, область эффективных стратегий, припортовый регион, Владивостокский мультимодальный транспортный узел.

Abstract. This article discusses the designing of integrated innovative development projects of large multimodal transport hubs (MTH). The article presents the factors which influence on the formation of the effective strategies area (ESA) for staged changes of shape and capacity of Vladivostok's multimodal transport hub and its elements. Also the article presents criterion to evaluate final result of the problem with integral effect by aggregating local criteria for the elements of the system in a single whole. The components of criterion which influence on the effective strategies area border are considered. The article gives the meaningful and mathematical problem statements, which include a three-step calculation procedure. This procedure allows to match within the accepted calculation horizon the working results of the system elements with the total discounted construction and operating costs. On the basis of proposed mathematical model realization. The article shows the developed methods, shown as a block diagram. The realization of the solution of this problem using the developed methods allows to reduce significantly the amount of work in creating an innovative project on pre-project stage to attract potential investors.

Keywords: multimodal transport hub, methods, economic effective strategy, effective strategies area, port region, Vladivostok multimodal transport hub.

Введение

В настоящее время большое внимание уделяется развитию транспортной инфраструктуры Дальневосточного федерального округа (ДФО), отмеченному в «Транспортной стратегии Российской Федерации до 2030 г.» [1] и направленному на решение двух основных задач:

- обеспечение этапного развития облика и мощности транспортной сети региона для экспорта углеводородов в направлении «Запад - Восток»;

- развитие транспортной сети ДФО для реализации транзитного потенциала России в направлении «АТР - Европа».

При этом в [1] отмечено, что необходимо, развивая инфраструктуру коммуникаций для транзитных перевозок, создавать избыточный запас мощности с учетом различных прогнозов их объема.

В работах [2-4] даны концептуальные предложения по выделению в ДФО Припортового региона Юга Приморья, рассмотрены вопросы создания Владивостокского мультимодального транспортного узла (ВМТУ), сформирован его облик. В работах [5, 8] представлены результаты выполненных расчетов по инновационной оценке железнодорожной инфраструктуры МТК «Приморье-1» и «Приморье-2», которые являются составными элементами ВМТУ, показаны сложность структуры узла и необходимость декомпозиции.

Одним из важнейших вопросов при разработке инновационного проекта этапного развития облика и мощности сложной транспортной системы ВМТУ является проблема агрегирования локальных решений по элементам системы в единое целое.

В исследованиях, проведенных в работах [4, 6], агрегирование локальных результатов развития элементов системы в единое целое рекомендуется выполнять формированием области эффек-

тивных стратегий, которая позволит учесть различные прогнозы Гп(0, чем обусловит высокий уровень актуальности и государственной значимости настоящих исследований при решении проблемы реализации контейнерного транзита в направлении «АТР - Европа».

Концептуальные предложения

В настоящем исследовании по аналогии с [4] под областью эффективных стратегий (ОЭС) предлагается понимать совокупность экономически эффективных стратегий этапного изменения облика и мощности элементов ВМТУ и системы в целом, по которым результат работы превышает суммарные дисконтированные строительно-эксплуатационные расходы в пределах принятого горизонта расчета.

Главными факторами, влияющими на формирование ОЭС, являются:

• уровень цен на реализацию транспортных

услуг;

• объемы перевозок (исполненные и прогнозные);

• качество и производительность эксплуатационной работы по элементам системы, влияющие на уровень эксплуатационных расходов;

• скорость доставки грузов и обеспечение их сохранности.

В качестве основного критерия для формирования ОЭС принимаем интегральный эффект

э = Z Z

i=1 t=1

где Rt - результат работы 7-го элемента системы в t-й год расчетного периода (для морского транспорта: R = Лак ' Гп(), для железнодорожного:

r = Tar' Гп(t)); З - суммарные строительно-

Транспорт

эксплуатационные расходы по 7-му элементу системы в ¿-й год расчетного периода Т; а - коэффициент дисконтирования; 7 = 1, 2,..., п - количество элементов, входящих в систему ВМТУ; %' -

параметр управления, принимает два значения: 1 - элемент работает в ¿-й период времени, 0 -элемент не работает (отказ).

Результат работы системы Я' зависит от величины аккордных ставок Аак в работе МТП и

тарифа на перевозки Таг по элементам железнодорожной инфраструктуры ВМТУ. Изменение стоимости транспортных услуг на единицу продукции следует регулировать с учетом международных цен. Превышение цены транспортных услуг международного уровня приведет к потере конкурентоспособности отечественного транспорта в реализации контейнерного транзита.

Цена транспортных услуг тесно связана с перспективными объемами контейнерного транзита. Увеличение объемов при соответствующих инфраструктурных преобразованиях приведет к снижению стоимости транспортных услуг без изменения результата работы системы, что, в свою очередь, повысит конкурентоспособность транспортной системы РФ в международных перевозках.

Низкие уровни качества и производительности эксплуатационной работы по элементам системы существенно влияют на уровень эксплуатационных расходов, скорость доставки грузов и обеспечение их сохранности.

Анализ составляющих критерия (1) и заявленной цели исследования показал, что границы ОЭС определяют:

• принятый горизонт расчета Т;

• норма дисконта Е и коэффициент дисконтирования а{,

• принятые к расчетам величины тарифов и аккордных ставок;

• сценарий развития экономики региона и возможные прогнозные значения контейнерного транзита;

• суммарные дисконтированные строительно-эксплуатационные расходы;

• результат работы элементов и системы в целом на каждый год расчетного периода.

Основные положения методики

Для построения ОЭС и корректировки ее границ в зависимости от влияющих факторов рассмотрим содержательную и математическую постановку решаемой задачи.

Требуется для каждого элемента сложной технико-экономической системы ВМТУ сформи-

ровать такую область эффективных стратегий, которая позволит при соответствующих дисконтированных строительно-эксплуатационных расходах

(З ) получать положительный интегральный эффект в пределах принятого горизонта расчета и прогнозных значений грузовой работы по пропуску контейнерного транзита.

По аналогии с работой [4] в пределах любого элемента системы ВМТУ математическая модель формирования ОЭС может быть реализована на основе следующего выражения:

{Т Т Л

Э

X Я' а -X з/ а

V?=1 ?=1

> 0.

У

При этом следует отметить, что все возможные стратегии, имеющие интегральный эффект (Э7 > 0), могут быть приняты к реализации.

Как отмечено в [4], если результат работы элемента системы будет существенно превышать

З , то можно ставить вопрос о снижении тарифов

(аккордных ставок).

С учетом предложений, указанных в [4], математическую постановку задачи формирования ОЭС развития облика и мощности элемента ВМТУ можно представить в виде трехэтапной расчетной процедуры.

На первом этапе минимизируется критерий:

X1 аt

t=1

На втором этапе максимизируется критерий:

Т

XЯ'  а?.

На третьем этапе сопоставляются результаты и затраты:

т Т

X

t=1

П*1

XЯ а

г=1

V

Формирование ОЭС для разных прогнозов Гп(0 может установить диапазон практической устойчивости решений, позволяющий учесть различные прогнозы грузовой работы.

Разработке методики формирования области эффективных стратегий развития облика и мощности системы ВМТУ предшествует рассмотрение примера поиска ОЭС на локальном элементе системы.

По аналогии с работой [4] рассмотрим последовательность действий для построения ОЭС изменения облика и мощности сортировочной станции.

Пусть согласно [6, 7] построена сетка «альтернатива - время» и определены значения крите-

т

рия оценки узловых точек сетки Аj,t (рис. 1), соот-

В результате пошагового сопоставления

ветствующих суммарным дисконтированным сформированы четыре экономически эффектив-строительно-эксплуатационным затратам для ]-й ные стратегии - область эффективных стратегий.

альтернативы в год t.

Из них одна, показанная на рис. 1 сплошной лини-

Для формирования ОЭС сопоставим по ша- ей, имеет минимум критерия з*' - суммарные дис-гам на I - 5, 10, 15 и 20-й годы горизонта расчета Т котированные строительно-эксплуатационные расхо-

результат работы элемента системы

т

ды

£ R

t at

t=i

и критерий оценки узловых точек сетки «альтернатива - время» А^ :

шаг 1 ¿1 = 5-й год:

5

А2;5 ^ X ^^ ^ данная точка попадает в ОЭС;

г=1

5

Аз;5, А4;5, А5;5 > X ^^ ^ данные точки не попа-

г=1

дают в ОЭС; шаг 2 ¿2 = 10-й год:

10

Аз;10 , А4;10 , А5;10 ^ X ^ ^ ^ точки входят в г=1 ОЭС. шаг 3 ¿з = 15-й год : 10

А4;15 , А5;15 ^ X ^^ ^ попадают в ОЭС.

г=1

min 3 = £ C'0«t + £ Кк а +£ £ CJ (Гп (t

t=i J=i J Jk j=it=^Jk+i J

Остальные эффективные стратегии этапного изменения облика и мощности сортировочной станции показаны пунктиром.

Исходя из приведенного сопоставления результатов и затрат на рис. 1 выделена ОЭС как исходная информационная база для работы ЛПР. В пределах ОЭС любая намеченная стратегия этапного наращивания мощности элемента ВМТУ будет иметь

Э = 1 £Rt -а, -£X-а(

Л

> о,

VI=1 г=1 у

что позволяет принять любую из них к реализации.

Приведенный пример позволяет сформировать методику поиска эффективных стратегий для поддержки принятия решений этапного развития ВМТУ в целом. Методика базируется на

Транспорт

i

ВМТУ

Элементы системы ВМТУ

сс, лц

I

ждтз

I

ПС

Ш

1

мтп

г

Выполнение 15 этапов методики

формирования экономически эффективных стратегий этапного развития облика и мощности по элементам системы ВМТУ

т

Минимизация критерия т

(=1

I —

Максимизация критерия

Е^-сс,

г=1

т

Сопоставление вфитериев т т .

f=i f=i

1.

Анализ последствий и корректировка решений

t ~~

Разработка инвестиционного проекта

t

Выбор ЛПР эффективной стратегии

I

Формирование ОЭС

Стратегия входит в ОЭС

J i

Т S3, ос, t=1 t=1

Т т г=1 г=1

Стратегия не входит в ОЭС

I

Исключение из расчета

Рис. 2. Блок-схема методики формирования ОЭС развития облика и мощности элементов ВМТУ

системном представлении элементов ВМТУ и показана в виде блок-схемы на рис. 2.

Заключение

Для реализации основных позиций концепции решения заявленной цели, изложенных в работах [2, 3], в настоящей статье рассмотрена актуальная задача формирования ОЭС развития облика и мощности ВМТУ для пропуска перспективного контейнерного транзита «АТР - Европа». На ос-

новании проведенных авторами исследований можно сформулировать следующие выводы:

1. В данной статье приведено обоснование необходимости формирования ОЭС развития облика и мощности элементов системы ВМТУ.

2. Сформирована математическая модель решения задачи с учетом агрегирования результатов по элементам и по системе ВМТУ в целом.

3. Разработана методика формирования ОЭС по элементам и системе ВМТУ в целом, которая существенно расширяет возможности ЛПР при разработке инновационного проекта с учетом изменения экономической ситуации на момент принятия решений.

4. Использование разработанной методики в практических расчетах на стадии инновационных проектов формирования облика и мощности ВМТУ и его элементов позволит существенно сократить размерность решаемой задачи и даст возможность для более целенаправленной работы с предполагаемыми инвесторами.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Транспортная стратегия Российской Федерации на период до 2030 года : утв. распоряж. Правительства Российской Федерации от 22 нояб. 2008. № 1734-р.

2. Бондаренко Н.В. Лебедева Н.А. Концепция формирования области эффективных альтернатив этапного развития облика и мощности мультимодального транспортного узла припортового региона Дальневосточного Приморья для пропуска контейнерного транзита // Проектирование развития региональной сети железных дорог : сб. науч. тр.; под ред. В.С. Шварцфельда. Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2015. С. 71-76.

3. Бондаренко Н.В. Лебедева Н.А., Гончарук С.М. Особенности, актуальность и пути решения проблемы развития облика и мощности мультимодального транспортного узла припортового региона Дальнего Востока для

пропуска контейнерного транзита // Проектирование развития региональной сети железных дорог : сб. науч. тр.; под ред. В.С. Шварцфельда. Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2015.С. 77-85.

4. Методологические основы проектирования этапного развития облика и мощности мультимодальной транспортной сети / С.М. Гончарук, Вл.А. Анисимов, Н.С. Нестерова и др. Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2012. 227 с.

5. Проблемы и перспективы развития транзитного потенциала МТК «Приморье-1» и «Приморье -2» / С. М. Гончарук, Вл. А. Анисимов, Н. С. Нестерова, М. В. Холоша // Повышение эффективности транспортной системы региона: проблемы и перспективы : материалы Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участ. В 3 т. Т. 3 / под. Ред. С.М. Гончарука. Хабаровск : Изд-во ДВГУПС, 2015. С. 30-33.

6. Лебедева Н.А. Формирование области эффективных альтернатив изменения облика и мощности мультимодальных транспортных узлов на основе системного подхода : дис. ... канд. тех. наук / Н. А. Лебедева. Хабаровск, 2009. 179 с.

7. Изыскания и проектирование железных дорог : учебник для вузов ж. -д. трансп. / И.В. Турбин, А.В. Гавриленков и др.; под. ред. И.В. Турбина. М. : Транспорт, 1989. 479 с.

8. Концептуальные предложения по разработке инновационного проекта развития МТК «АТР-Европа» для реализации транзитного потенциала России / Вл.А. Анисимов и др. // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2016. № 1(49). С. 166-170.

УДК 656.13 Захаров Николай Степанович,

д. т. н., профессор кафедры «Сервис автомобилей и технологических машин»,

Тюменский индустриальный университет, тел. 8(3452) 20-10-39, e-mail: zakharov_ns@mail.ru Сапоженков Николай Олегович, аспирант кафедры «Сервис автомобилей и технологических машин», Тюменский индустриальный университет, тел. 8(3452) 20-10-39, e-mail: sapozhenkovn@mail.ru

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ УРОВНЯ ЗАРЯЖЕННОСТИ АВТОМОБИЛЬНЫХ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ В ЗИМНИЙ ПЕРИОД

N. S. Zakharov, N. O. Sapozhenkov

MODELLING OF FORMATION CAR BATTERIES LEVEL OF CHARGE IN WINTER

Аннотация. В статье рассмотрена имитационная модель формирования уровня заряженности автомобильных аккумуляторных батарей при отрицательных температурах. Описаны основные этапы разработки алгоритма модели и методы получения исходных данных, рассмотрены ключевые процедуры и переменные. В качестве основы при моделировании показателей интенсивности эксплуатации автомобиля предложено использовать ездовые циклы, утвержденные в методиках сертификации автомобилей на соответствие требованиям экологических стандартов и топливной экономичности легковых