Розробка методу моделювання розповсюдження затримки у нециклічному графіку руху поїздів на залізницях змішаного руху

The main goal of present study is to develop a method for modeling delay propagation in non-cyclic train scheduling on a railroad network with mixed traffic. This will make it possible to explore the dynamics of delay transfer between trains and to identify the most vulnerable points in the timetable of trains. We have devised a method for modeling delay propagation in non-cyclic train scheduling for the rail networks with mixed traffic. It is proposed to apply as a basis of the developed method a mathematical model for the construction of a non-cyclic train timetable. A distinctive feature of the objective function of the mathematical model is taking into consideration the patterns of building a non-cyclic train timetable under conditions of mixed traffic of passenger and heavy-weight or multi-car freight trains, for which it is important to minimize the cost of stopping during motion. The proposed mathematical model was solved based on the multiagent optimization. To account for delay propagation on the railroad network of great dimensionality, we devised a procedure for connecting interdependent sections, which makes it possible to decompose the general problem based on the construction of schedule of trains for separate estimated sections taking into consideration the network effect. We performed an analysis of the dynamics of propagation of secondary delays in non-cyclic train scheduling with detailed patterns of changes in all parameters in time and space. We obtained dependences of the number and duration of delayed trains on the point of occurrence in the timetable of trains along the estimated line of the Ukrainian railroad network. The approach proposed allows the automatization of determining a time reserve in the standard non-cyclic train scheduling based on forecasting the consequences of train delays.Предложен метод моделирования распространения задержки в нециклическом графике движения поездов с учетом технических и технологических особеностей железнодорожной сети смешанного пассажирского и грузового движения. Разработана процедура исследования влияния задержки поездов в нормативном графике движения поездов на основе оптимизационной математической модели построения графика движения поездов с учетом заданой первичной задержки. Проведенные экспериментальные исследования моделирования распространения задержки в нормативном графике движения поездов на железнодорожной линии значительной протяженностиЗапропоновано метод моделювання розповсюдження затримки у нециклічному графіку руху поїздів з урахуванням технічних та технологічних особливостей залізничної мережі змішаного руху пасажирських і вантажних поїздів. Розроблено процедуру дослідження впливу затримки поїздів у нормативному графіку руху поїздів на основі оптимізаційної математичної моделі побудови графіку руху поїздів з урахування заданої первинної затримки. Проведені експериментальні дослідження моделювання поширення затримки поїздів у нормативному графіку руху поїздів з урахуванням взаємоув’язки залізничних дільниц

Формування моделі планування швидкої доставки контейнерів залізницею в умовах інтермодальних перевезень на основі робастної оптимізації

This paper considers the possibility of devising a technology of fast railroad communication for the transportation of containers between the port and customer enterprises in the course of intermodal transportation. The purpose of technology development is to reduce the share of the use of trucks on intermodal routes and thus solve a number of related environmental, transport, municipal, and economic problems. The devised technology is based on the principles of bringing the railroad as close as possible to the end points of the route, minimizing the number of intermediate modes of transport, and enabling the maximum speed of movement of containers by rail. For this purpose, the use of MetroCargo™ freight terminals and CargoSprinter modular trains is proposed. In the course of the study, the task to reliably plan the operation of the fleet of such trains for the delivery of containers between the port and enterprises under the conditions of "noisy" initial data was set and solved. To this end, the problem was formalized in the form of a model of mixed programming, based on the principles of robust optimization. To optimize the model taking into consideration the principles of robustness, a procedure was proposed that uses a two-circuit genetic algorithm. As a result of the simulation, it was found that the resulting plan was only 6.5 % inferior to the objective criterion of the plan, which was compiled without taking into consideration robustness. It was proved that the devised model makes it possible to build an operational plan for the delivery of containers by rail, which is close to optimal. At the same time, the plan is implemented even in the case of the most unfavorable set of circumstances in the form of delays, shifts in the time windows of the cargo fronts, etc., that is, under the actual conditions of the transport processДосліджено можливість створення технології швидкого залізничного сполучення для транспортування контейнерів між портом та підприємствами-клієнтами в ході здійснення інтермодальних перевезень. Метою розробки технології є зменшення частки використання автотранспорту на інтермодальних маршрутах та вирішення таким чином цілої низки пов'язаних з ним екологічних, транспортних, муніципальних та економічних проблем. Сформована технологія базується на принципах максимального наближення залізниці до кінцевих пунктів маршруту, мінімізації кількості проміжних видів транспорту та забезпечення максимальної швидкості просування контейнерів залізницею. З цією метою запропоноване застосування вантажних терміналів MetroCargo™ та модульних поїздів CargoSprinter. В ході дослідження була поставлена і вирішена задача надійного оперативного планування роботи парку таких поїздів для здійснення доставки контейнерів між портом і підприємствами в умовах "забруднених" вихідних даних. З цією метою задача формалізована у вигляді моделі змішаного програмування, що базується на принципах робастної оптимізації. Для здійснення оптимізації моделі із урахуванням принципів робастності була запропонована процедура, яка використовує двоконтурний генетичний алгоритм. В результаті моделювання було встановлено, що отриманий план лише на 6,5 % поступається за цільовим критерієм плану, який було отримано без урахування робастності. Було доведено, що розроблена модель дозволяє отримувати оперативний план доставки контейнерів залізницею, який є близьким до оптимального. В той же час, план є реалізованим навіть у випадку найбільш несприятливого збігу обставин у вигляді затримок, зсуву часових вікон роботи вантажних фронтів тощо, тобто в реальних умовах транспортного процес

Розробка методу моделювання розповсюдження затримки у нециклічному графіку руху поїздів на залізницях змішаного руху

The main goal of present study is to develop a method for modeling delay propagation in non-cyclic train scheduling on a railroad network with mixed traffic. This will make it possible to explore the dynamics of delay transfer between trains and to identify the most vulnerable points in the timetable of trains. We have devised a method for modeling delay propagation in non-cyclic train scheduling for the rail networks with mixed traffic. It is proposed to apply as a basis of the developed method a mathematical model for the construction of a non-cyclic train timetable. A distinctive feature of the objective function of the mathematical model is taking into consideration the patterns of building a non-cyclic train timetable under conditions of mixed traffic of passenger and heavy-weight or multi-car freight trains, for which it is important to minimize the cost of stopping during motion. The proposed mathematical model was solved based on the multiagent optimization. To account for delay propagation on the railroad network of great dimensionality, we devised a procedure for connecting interdependent sections, which makes it possible to decompose the general problem based on the construction of schedule of trains for separate estimated sections taking into consideration the network effect. We performed an analysis of the dynamics of propagation of secondary delays in non-cyclic train scheduling with detailed patterns of changes in all parameters in time and space. We obtained dependences of the number and duration of delayed trains on the point of occurrence in the timetable of trains along the estimated line of the Ukrainian railroad network. The approach proposed allows the automatization of determining a time reserve in the standard non-cyclic train scheduling based on forecasting the consequences of train delays.Предложен метод моделирования распространения задержки в нециклическом графике движения поездов с учетом технических и технологических особеностей железнодорожной сети смешанного пассажирского и грузового движения. Разработана процедура исследования влияния задержки поездов в нормативном графике движения поездов на основе оптимизационной математической модели построения графика движения поездов с учетом заданой первичной задержки. Проведенные экспериментальные исследования моделирования распространения задержки в нормативном графике движения поездов на железнодорожной линии значительной протяженностиЗапропоновано метод моделювання розповсюдження затримки у нециклічному графіку руху поїздів з урахуванням технічних та технологічних особливостей залізничної мережі змішаного руху пасажирських і вантажних поїздів. Розроблено процедуру дослідження впливу затримки поїздів у нормативному графіку руху поїздів на основі оптимізаційної математичної моделі побудови графіку руху поїздів з урахування заданої первинної затримки. Проведені експериментальні дослідження моделювання поширення затримки поїздів у нормативному графіку руху поїздів з урахуванням взаємоув’язки залізничних дільниц

Constructing A Model for the Automated Operative Planning of Local Operations at Railroad Technical Stations

This paper has investigated the technology of forwarding local wagons at railroad technical stations and established the need to improve it given the extra downtime of local wagons. The main issue relates to the considerable combinatorial complexity of the tasks of operational planning. Another problem is that as part of the conventional approach, planning a station operation and planning a local operation at it is considered separately. Another planning issue is the lack of high-quality models for the preparation of initial data, in particular, data on the duration of technological operations, such as, for example, shunting operations involving local wagons forwarding. To resolve these issues, a new approach has been proposed, under which the tasks of operative planning of a technical station's operation and its subsystem of local operations are tackled simultaneously, based on a single model. To this end, a mathematical model of vector combinatoric optimization has been built, which uses the criteria of total operating costs and wagon-hours spent at a station when forwarding local wagon flows, in the form of separate objective functions. Within this model, a predictive model was constructed in the form of a fuzzy inference system. This model is designed to determine the duration of shunting half-runs when executing the spotting/picking operations for delivering local wagons to enterprises' goods sheds. The model provides for the accuracy level that would suffice at planning, in contrast to classical methods. A procedure has been devised for optimizing the planning model, which employs the modern genetic algorithm of vector optimization NSGA-III. This procedure is implemented in the form of software that makes it possible to build a rational operative plan for the operation of a technical station, including a subsystem of local operations, in graphic form, thereby reducing the operating costs by 5 % and the duration of maintenance of a local wagon by 8 %. The resulting effect could reduce the turnover time of a freight car in general on the railroad network, speed up the delivery of goods, and reduce the cost of transportatio

Constructing A Model for the Automated Operative Planning of Local Operations at Railroad Technical Stations

This paper has investigated the technology of forwarding local wagons at railroad technical stations and established the need to improve it given the extra downtime of local wagons. The main issue relates to the considerable combinatorial complexity of the tasks of operational planning. Another problem is that as part of the conventional approach, planning a station operation and planning a local operation at it is considered separately. Another planning issue is the lack of high-quality models for the preparation of initial data, in particular, data on the duration of technological operations, such as, for example, shunting operations involving local wagons forwarding. To resolve these issues, a new approach has been proposed, under which the tasks of operative planning of a technical station's operation and its subsystem of local operations are tackled simultaneously, based on a single model. To this end, a mathematical model of vector combinatoric optimization has been built, which uses the criteria of total operating costs and wagon-hours spent at a station when forwarding local wagon flows, in the form of separate objective functions. Within this model, a predictive model was constructed in the form of a fuzzy inference system. This model is designed to determine the duration of shunting half-runs when executing the spotting/picking operations for delivering local wagons to enterprises' goods sheds. The model provides for the accuracy level that would suffice at planning, in contrast to classical methods. A procedure has been devised for optimizing the planning model, which employs the modern genetic algorithm of vector optimization NSGA-III. This procedure is implemented in the form of software that makes it possible to build a rational operative plan for the operation of a technical station, including a subsystem of local operations, in graphic form, thereby reducing the operating costs by 5 % and the duration of maintenance of a local wagon by 8 %. The resulting effect could reduce the turnover time of a freight car in general on the railroad network, speed up the delivery of goods, and reduce the cost of transportatio

Molecular Typing of Ukrainian <i>Bacillus anthracis</i> Strains by Combining Whole-Genome Sequencing Techniques

Anthrax is a recurrent zoonosis in the Ukraine with outbreaks occurring repeatedly in certain areas. For determining whether several Bacillus anthracis genotypes are circulating in this region, four strains from various sources isolated from different regions of the Ukraine were investigated. By combining long- and short-read next-generation sequencing techniques, highly accurate genomes were reconstructed, enabling detailed in silico genotyping. Thus, the strains could be assigned to the Tsiankovskii subgroup of the “TransEurAsia” clade, which is commonly found in this region. Their high genetic similarity suggests that the four strains are members of the endemic population whose progenitor was once introduced in the Ukraine and bordering regions. This study provides information on B. anthracis strains from a region where there is little knowledge of the local population, thereby adding to the picture of global B. anthracis genotype distribution. We also emphasize the importance of surveillance and prevention methods regarding anthrax outbreaks, as other studies predicted a higher number of cases in the future due to global warming