Abstract

Aim. Railway transportation is affected by a whole range of transportation incidents, both related to rolling stock, i. e. vehicle-to-vehicle collisions, derailments, broken cast parts of bogies, etc. , and infrastructure, i. e. broken rail, fires at railway stations and terminals, broken catenary, etc. Among the above incidents, collisions at level crossings are the most likely to cause a public response, as collisions between trains and road vehicles often cause multiple deaths that are reported in national media, which entails significant reputational damage for JSC RZD. Additionally, collisions often cause derailment of vehicles, which may cause deaths and major environmental disasters, if dangerous chemical products are transported. Beside the reputational damage, collisions at level crossings cause significant expenditure related to the repair of damaged infrastructure and rolling stock, as well as damage caused by trains idling due to maintenance machines operation at the location of incident. That brings up the issue of optimal allocation of investment to facilities preventing unauthorized movement of road vehicles across level crossings (hereinafter referred to as protection systems). This problem is of relevance, as replacing level crossings with tunnels and viaducts is not going fast and does not imply the eventual elimination of all level crossing. Hence is the requirement for rational allocation of funds to the installation of protection systems over the extensive railway network. Given the above, the aim of this paper is to develop decision-making guidelines for the reduction of the number of transportation incidents in terms of statistical criteria, i. e. quantile and probabilistic. Methods . The paper uses methods of deterministic equivalent, of equivalent transformations, of the probability theory, of optimization . Results. The problem of maximizing the probability of no incidents is reduced to integer linear programming. For the problem of minimizing the maximum number of incidents guaranteed at the given level of dependability, a suboptimal solution of the initial problem of quantile optimization is suggested that is obtained by solving the integer linear programming problem through the replacement of binomially distributed random values with Poisson values. Conclusions. The examined models not only allow developing an optimal strategy with guaranteed characteristics, but also demonstrate the sufficiency or insufficiency of the investment funds allocated to the improvement of level crossing safety. Decision-making must be ruled by the quantile criterion, as the probability of not a single incident occurring may seem to be high, yet the probability of one, two, three or more incidents occurring may be unacceptable. The quantile criterion does not have this disadvantage and allows evaluating the number of transportation incidents guaranteed at the specified level of dependability.

Highlights

  • В настоящей работе исследуется задача по распределению инвестиций в установку систем защиты на протяженной железнодорожной сети

  • Методика вычисления вероятности столкновения пассажирского поезда с маневровым составом на железнодорожной станции // Труды четвертой научнотехнической конференции «Интеллектуальные системы управления на железнодорожном транспорте», 2015

Read more

Summary

Введение

Согласно [1] величина риска представляет собой функционал, связывающий вероятность (или частоту) возникновения события и математическое ожидание последствия (ущерба) от этого события. В [7] обсуждались различные подходы к оценке эффективности установки на том или ином переезде той или иной системы защиты, которая строилась на основе некоторых средних характеристик. Для решения задачи установки средств защиты на всей железнодорожной сети предлагалось использовать некоторое детерминированное число, характеризующее количество транспортных происшествий за год на конкретном железнодорожном переезде. В [8] приведена математическая постановка задачи о рациональном распределении средств для установки систем защиты, однако, в качестве полезности от установки той или иной системы защиты используется средний доход. В [9] единицей полезности от установки системы защиты является некоторая детерминированная величина, получаемая на основе некоторого ожидаемого числа происшествий на железнодорожном переезде. Для определения оптимальной стратегии по установке систем защиты исследуется вероятность того, что за рассматриваемый промежуток времени не произойдет ни одного транспортного происшествия, а также исследуется максимальное количество транспортных происшествий, которые произойдут на заданном уровне надежности

Основные обозначения и предположения
Постановка задачи
Задача оптимизации функции вероятности
Задача оптимизации функции квантили
Пример
Заключение
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call