Problemstellung
Im Jahr 2012 beschloss die Eisenbahngesellschaft, Eigentümer und Betreiber russischer Eisenbahnanlagen, ein strategisches Eisenbahnnetz zu schaffen, um der Notwendigkeit Rechnung zu tragen, den Umfang und das Volumen des Güterverkehrs zu erhöhen. Dieses Netzwerk bestand aus drei Eisenbahnhäfen und sechs Transport- und Logistikterminals (TLTs). Das Netzwerk sollte die Effizienz des Güterverkehrs steigern. Die erste Einführungsphase sollte den Frachtverkehr um 100-120 Millionen Tonnen pro Jahr erhöhen.
Der erste Modell-TLT, Bely Rast, wurde in der Region Moskau gebaut. Bely Rast wurde zu einem multifunktionalen Knotenpunkt mit einer Fläche von 180 Hektar. Der erwartete Frachtumsatz erreichte 11,5 Millionen Tonnen pro Jahr. Die Arbeit des TLT umfasste die Konsolidierung, Durchfuhr, Lagerung, Verteilung, Zollabfertigung und vorübergehende Lagerung von Containern und Fracht. Das TLT umfasste Container- und Linienterminals, Zollanlagen, Terminals für die Bearbeitung großer und schwerer Güter, Baumaterialien, Fahrzeuge, ein Lagersystem und ein Geschäftszentrum. Das TLT war also sowohl ein multifunktionales System als auch eines der Elemente des modernisierten Eisenbahnnetzes. Dies bedeutete, dass Bely Rast eine komplexe Einrichtung mit einer großen Anzahl interner und externer funktionaler Verknüpfungen war.
Der Erfolg des Projekts hing in hohem Maße von der lokalen Logistikeffizienz und dem ordnungsgemäßen Betrieb jedes TLT-Elements ab. Grundsätzlich gibt es keine universellen Eisenbahndepotmodelle für den Entwurf und die Analyse von TLTs. Deshalb haben die Ingenieure bei der Erstellung eines TLT die Erfahrungen bereits vorhandener Terminals genutzt.
Die Eisenbahngesellschaft beauftragte die Ingenieure von SPC Infotrans mit der Prüfung und Erprobung der vorgeschlagenen Lösungen. Bei SPC Infotrans handelt es sich um ein Unternehmen, das sich mit dem gesamten Zyklus der Erstellung technischer Einrichtungen zur Diagnose der Eisenbahninfrastruktur beschäftigt. Die Experten von Infotrans schlugen vor, die AnyLogic Eisenbahnsimulationssoftware anzuwenden. Mit Hilfe von Simulationsmodellierung konnten sie viele Parameter sowohl in der Entwurfsphase als auch in der Betriebsphase verfolgen.
Das TLT-Funktionsmodell wurde implementiert, um die internen Beziehungen bei TLT Bely Rast zu verbessern. Dies wurde erreicht durch:
- Effizienzprüfung für technologische Lösungen
- Effizienzprüfung der Layoutlösungen
- Behebung diagnostizierter Fehler
Die integrierte AnyLogic Eisenbahnbibliothek zur detaillierten Simulation des Bahnbetriebs ermöglichte es den Ingenieuren, die Zugleistung auf Mikroebene zu modellieren. Die AnyLogic Eisenbahnsimulationssoftware bot auch Möglichkeiten, die Modelle mit Hilfe der Programmiersprache Java zu ändern und zu erweitern. Hierdurch konnte das TLT-Modell an die spezifischen Projektaufgaben und -situationen angepasst werden.
Lösung
Die Eisenbahnsimulation wurde angewendet, um die Effizienz des kontinuierlichen Güterverkehrs innerhalb des TLT zu verbessern und die besten Logistiklösungen zu finden. Deshalb entschied man sich für ereignisorientierte Modellierung.
Das TLT-Modell umfasste die folgenden grundlegenden Einrichtungen:
- Intermodales Terminal
- Inertes Frachtterminal
- Terminal zum Be- und Entladen von Fahrzeugen
- Speziallager (einschließlich Cross-Docking-Funktion) für angrenzende Kontrollpunkte und deren Zugangspunkte
- Lokale Straßeninfrastruktur, die Kontrollpunkte und Parkplätze vorsieht
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Es war möglich, Parameter auf verschiedenen logischen Ebenen des Eisenbahnsimulationsmodells einzustellen und Experimente durchzuführen. Mit dem Modell konnten die Experten Zugankunftspläne verwalten und Folgendes ändern:
- Die Anzahl der Wagen im Zug.
- Ihre Laderate und der Prozentsatz der Entladung.
- Technische Spezifikationen für das Heben von Transferfahrzeugen (Tragfähigkeit, Menge, Effizienz usw.).
- Parameter für separate Infrastruktureinrichtungen (Speicherkapazität, Anzahl der Tore zum Laden/Entladen usw.).
- Die Struktur und der Zweck des Containerflusses.
mit Parametern zur Bahnoptimierung
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Die zusätzliche Möglichkeit, Quelldaten mit Hilfe von Drittanbieterressourcen wie Datenbanken und Excel-Datenblättern in das Modell einzugeben, erlaubte es den Benutzern, nicht nur einfache numerische Parameter (die Dichte des täglichen Zugflusses), sondern auch komplexe Strukturdaten (Zugfahrplan) zu berücksichtigen.
Die dynamische Modellierung ermöglichte es, Änderungen der lokalen Indikatoren für den Terminaltransport (Anzahl der Sattelzugmaschinen, maximale Warteschlangengröße, Verzögerungszeit am Kontrollpunkt usw.), die Lager- und Terminalkapazität sowie die Anzahl der mit Containern durchgeführten Vorgänge (nach Art der Operation) zu verfolgen.
Algorithmen mit zufälligen Ereignissen (Geräteausfälle, Warteschlangen, Wetterbedingungen) und Was-wäre-wenn-Optionen halfen, die Folgen unvorhergesehener Situationen vorherzusagen und die Dynamik der in Wechselbeziehung stehenden TLT-Indikatoren zu bewerten.
Ergebnis
Durch die Implementierung des Modells für Eisenbahnsimulation und -management in die Arbeitsabläufe des Unternehmens konnten die Ingenieuren folgende Punkte umsetzen:
- Ausarbeitung technischer Spezifikationen für Lagerbereiche.
- Koordination des Containerflusses und des Terminaltransports.
- Definition der technischen Anforderungen für verschiedene Elemente des TLT-Informationsunterstützungssystems.
- Erstellung eines Systems für die Planung und die Verteilung von Verkehrsströmen.
- Erstellung eines Werkzeugs zur Auswahl optimaler Lösungen für den weiteren Betrieb.
Die Modellimplementierung enthüllte auch kritische Einschränkungen der Infrastruktur. Die unzureichende Verkehrskapazität der Kontrollpunkte, der Transportquerflüsse und der Punkte mit Anschlüssen an das angrenzende Straßennetz wurden identifiziert und korrigiert. Solche Einschränkungen könnten möglicherweise zu Warteschlangen und Überlastung in bestimmten TLT-Zonen führen, was die Effizienz des gesamten TLT erheblich verringern würde.
Abgesehen davon kamen Experten zu dem Schluss, dass das Eisenbahnplanungsmodell für weitere Bedürfnisse genutzt werden sollte:
- Integration des TLT Bely Rast in das System externer Logistikverbindungen.
- Optimierung der angrenzenden Verkehrsinfrastruktur.
- Erstellen eines Makromodells zur Überwachung und Optimierung der Interaktion zwischen allen TLTs des geplanten Netzwerks sowie zur Verwaltung der Eisenbahndepots.