철도 시뮬레이션과 관리 시스템을 통합한 운송 회사

철도 시뮬레이션과 관리 시스템을 통합한 운송 회사

문제

2012년 러시아 철도시설의 소유·운영사인 Russian Railway company 는 화물 수송의 규모·물량을 늘려야 할 필요성을 수용하기 위해 전략적 철도망을 구축하기로 했다. 이 네트워크는 3개의 철도항만과 6개의 운송물류 터미널(TLT)으로 구성되어 있었다. 그 네트워크는 화물 운송의 효율성을 높이기 위한 것이었다. 1단계 발사로 연간 1억~1억2000만t의 화물 운송량이 늘어난다.

TLT 벨리 래스트
TLT 벨리 래스트

최초의 조종사 TLT 벨리 라스트는 모스크바 지역에 건설되었다. 벨리 라스트는 180헥타르의 면적을 차지하는 대규모 다기능 거점이 되었다. 예상 화물 거래량은 연간 1,150만 톤에 달했다. TLT의 업무에는 컨테이너와 화물의 통합, 운송, 보관, 유통, 통관, 임시 보관 등이 포함되었다. TLT에는 컨테이너 및 여객선 열차 터미널, 세관 시설, 크고 무거운 화물 처리를 위한 터미널, 건축 자재, 차량, 창고 시스템, 비즈니스 센터 등이 포함되었다. 그래서, TLT는 다기능 시스템이자 현대화된 철도 네트워크의 요소 중 하나였다. 이는 벨리 라스트가 수많은 내외부 기능적 연계가 있는 복잡한 시설이라는 것을 의미했다.

프로젝트의 성공은 지역 물류 효율성과 모든 TLT 요소의 적절한 운영에 크게 좌우되었다. 기본적으로 TLT 설계 및 분석을 위한 범용 철도 야드 모델은 없다. 그렇기 때문에 TLT를 만들 때 엔지니어는 이미 존재하는 단말의 경험을 적용했다.

러시아 철도청은 제안된 해결책의 검토와 시험을 SPC Infotrans의 엔지니어들에게 맡겼다. 이것은 철도 인프라를 진단하기 위한 기술 시설을 만드는 전체 사이클에 종사하는 기업이다. 인포트랜스 전문가들은 애니로직 철도 시뮬레이션 소프트웨어를 적용할 것을 제안했다. 시뮬레이션 모델링은 설계 단계와 운영 단계 모두에서 많은 매개변수를 추적할 수 있도록 했다.

TLT 기능 모델은 TLT Bely Rast에서 내부 관계를 강화하기 위해 구현되었다. 이는 다음을 통해 달성되었다.

상세한 철도 운영 시뮬레이션을 위해 내장된 AnyLogic Rail Library는 엔지니어가 마이크로 레벨의 열차 성능을 모델링할 수 있도록 했다. 애니로직 철도 시뮬레이션 소프트웨어도 자바 프로그래밍 언어의 도움을 받아 모델을 수정·확대하는 옵션을 제공, 특정 프로젝트 과제 및 설정에 대한 TLT 모델을 조정할 수 있도록 했다.

해결책

철도 시뮬레이션은 TLT 내부의 지속적인 화물 운송의 효율성을 높이고 최고의 물류 솔루션을 찾기 위해 적용되었다. 이것은 이산 사건 모델링의 선택을 결정했다.

TLT 모델에는 다음과 같은 기본 설비가 포함되었다.

  1. 모듈 간 단자
  2. 불활성 화물 터미널
  3. 차량 터미널 로드/언로드
  4. 전문 창고(크로스 도킹 시설 포함), 인접한 체크포인트 및 해당 진입점 제공
  5. 검문소 및 주차 공간을 제공하는 지방 도로 기반 시설
철도 시뮬레이션 모델 로직 및 애니메이션
철도 시뮬레이션 모델 로직 및 애니메이션(확대하려면 클릭)

철도 시뮬레이션 모델의 서로 다른 논리적 수준에서 매개변수를 설정하고 실험을 수행하는 것이 가능했다. 이 모델을 통해, 전문가들은 열차 도착 시간뿐만 아니라 다음과 같은 변화를 관리할 수 있었다.

철도 최적화를 위한 매개변수가 포함된 철도 시뮬레이션 도구 인터페이스
철도 최적화를 위한 매개변수가 포함된
철도 시뮬레이션 도구 인터페이스(클릭하여 확대)

데이터베이스와 엑셀 데이터 시트 등 제3자 자원을 이용해 모델에 소스 데이터를 입력하는 추가 옵션을 통해 사용자는 단순한 수치 매개변수(일별 열차 흐름의 밀도)뿐만 아니라 복잡한 구조 데이터(열차 일정)도 고려할 수 있었다.

동적 모델링은 터미널 운송에 대한 지역 지표의 변화(트랙터 단위 수, 최대 대기열 크기, 체크포인트에서의 지연 시간 등), 창고 및 터미널 용량 부하, 그리고 운용 유형별로 컨테이너로 수행되는 작업 횟수 등을 추적할 수 있게 했다.

무작위 이벤트 알고리즘(장비 분해, 대기열, 기상 조건)과 'what-if' 옵션은 예측하지 못한 상황의 결과를 예측하고 TLT 지표의 상호 관련 역학을 평가하는 데 도움이 되었다.

결과

회사의 워크플로우에서 철도 시뮬레이션과 관리 모델을 구현한 결과, 엔지니어는 다음을 수행할 수 있었다.

또한 모델 구현은 기반 구조의 중요한 한계를 드러냈다. 검문소의 불충분한 트래픽 용량, 수송 교차 흐름, 인접 도로망 접점의 지점 등을 파악하여 수정하였다. 이러한 제한사항은 특정 TLT 구역에서 대기열과 과부하로 이어질 수 있으며, 이는 전체 TLT의 효율성을 현저히 떨어뜨릴 수 있다.

이와는 별도로, 전문가들은 철도 계획 모델을 추가 니즈에 사용해야 한다는 결론을 내렸다.

  1. TLT Bely Rast를 외부 물류 링크 시스템에 통합
  2. 인접 교통 인프라의 최적화를 도모
  3. 계획 네트워크의 모든 TLT 간의 상호작용을 모니터링하고 최적화하는 매크로 모델을 만들고, 또한 일상적으로 관리

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