автореферат диссертации по транспорту, 05.22.08, диссертация на тему:Автоматизированное текущее планирование поездной работы на технических станциях

"л ,-/ . /1 П ,. .С" / п г* \/

7а:

МПС РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)

На правах рукописи

Ян Юйлиан

АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ТЕКУЩЕЕ ПЛАНИРОВАНИЕ ПОЕЗДНОЙ РАБОТЫ НА ТЕХНИЧЕСКИХ СТАНЦИЯХ

05.22.08 - Эксплуатация железнодорожного транспорта (включая системы сигнализации, централизации и

блокировки) Диссертация

на соискание ученой степени кандидата технических наук Научный руководитель: д. т. н. профессор Тулупов Л. П.

Москва 1999 ^

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ...................................................................................................4

ГЛАВА 1. РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ ОПЕРАТИВНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ ПОЕЗДНОЙ РАБОТЫ НА ТЕХНИЧЕСКИХ СТАНЦИЯХ РОССИИ И ЗА РУБЕЖОМ.............................................7

1.1. Задачи оперативного планирования эксплуатационной работы на начальном этапе внедрения ЭВМ на железнодорожном транспорте.....................................................................7

1.2. Создание автоматизированных систем управления техническими станциями для современных условий, включая задачи текущего планирования поездной работы..........................................15

1.3. Современные тенденции развития автоматизированного текущего управления поездной работой технических станций........................................................................24

ГЛАВА 2. МНОГОФАКТОРНОЕ ОПЕРАТИВНОЕ НОРМИРОВНИЕ ВРЕМЕНИ ВЫПОЛНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ..........................28

2.1. Постановка задачи.........................................................28

2.2. Алгоритм мультиплексного метода минимизации квадратичной функции на области, ограниченной ортогональным многогранником............................................................32

2.3. Краткая рекомендация по методу.......................................47

2.4. Цель многофакторного оперативного нормирования времени выполнения технологических процессов..............................50

2.5. Методика многофакторного оперативного нормирования времени выполнения технических процессов........................52

2.6. Пример расчета.............................................................61

ГЛАВА 3. ПОДРОБНАЯ БЛОК-СХЕМА ОПЕРАТИВНОГО НОРМИРОВАНИЯ

ВРЕМЕНИ ПОЕЗДНОЙ РАБОТЫ НА СОРТИРОВОЧНОЙ СТАНЦИИ... 66

3.1. Блок-схема для процесса приема и расформирования..............66

3.2. Расчет накопления..........................................................68

3.3. Анализ графика отправления и поступления локомотивов и локомотивных бригад......................................................69

3.4. Блок-схема по отправлению..............................................70

ГЛАВА 4. БЛОК-СХЕМА И ЛАБОРАТОРНАЯ ПРОГРАММА ТЕКУЩЕГО

ПЛАНИРОВНАИЯ ПОЕЗДНОЙ РАБОТЫ НА ТЕХНИЧЕСКИХ СТАНЦИЯХ...............................................................................84

4.1. Блок-схема...................................................................84

4.2. Исходные данные для расчета по лабораторной программе....................................................................96

4.3. Расчетные результаты....................................................100

ГЛАВА 5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПЛАНИРОВАНИЯ ПОЕЗДНОЙ РАБОТЫ

СОРТИРОВОЧНОЙ СТАНЦИИ....................................................118

ЗАКЛЮЧЕНИЕ............................................................................................126

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.............................................................................. 129

ВВЕДЕНИЕ

Совершенствование системы и методов управления народным хозяйством направлено, прежде всего, на обеспечение всесторонней интенсификации общественного производства и повышение его эффективности, что является основной экономического развития страны. В ближайшие годы объем грузовых перевозок возрастет незначительно. Поэтому для рентабельности, конкурентноспособности железнодорожного транспорта основные усилия придется направлять не на развитие пропускных и перерабатывающих способностей, а на оптимизацию оргструктуры, технологии и управления железнодорожным транспортом. И в первую очередь - перевозочным процессом.

Должно быть продолжено укрупнение дорог, отделений, станций. Их дробление приводило и ранее к ухудшению показателей эксплуатационной работы. Немало на сети небольших отделений дорог, где достаточно иметь подотделы. И, конечно, дорожные центры автоматизированного управления (ЦАУ) в перспективе возьмут на себя функции ряда центральных отделений дорог.

Принципиально новым для развития АСУЖТ является переход от создания сети вычислительных центров к созданию сети ЦАУ, в которых все участники процесса управления должны иметь удобный доступ к вычислительной сети с помощью автоматизированных рабочих мест.

Обеспечивается учет, прогнозирование, планирование, регулирование работ и операций с объектами "электронного" управления: поезд, локомотив, вагон, отправка, специализированная группа вагоно-мест погрузочно-выгрузочного фронта и т. д.

С помощью предложенных информационных, прогнозных, а главное—оптимизационных задач система будет рассчитывать для каждого уровня и объекта управления решения, обеспечивающие осуществление перевозочного процесса в оптимальном режиме в каждой конкретной ситуации. В МГУ ПС разработаны классификаторы: оптимизационных задач; критериев и локальных показателей эффективности для управления поездной и грузовой работой; решений и приемов интенсивной технологии поездной и грузовой работы.

Обеспечить своевременные решения оптимизационных задач может лишь автоматизированная система оперативного планирования поездной и грузовой работы. В АСОУП наиболее трудоёмки в разработке и длительны во внедрении подсистемы оперативного управления. Для технических станций актуальна задача планирования поездной работы станций в более тесной увязке с работой прилегающих участков.

Изменились условия работы технических станций, изменилась вооруженность их вычислительной техникой. ЭВМ АСУСС связана ("машина-машина") с ИВЦ железной дороги, появились мощные ПЭВМ в

составе автоматизированных рабочих мест работников станций. Поэтому появились возможности большей отдачи АСУСС второй очереди.

В связи со сказанных выше выполнена настоящая диссертация, учитывающая, по нашему мнению современные возможности АСУСС второй очереди. Нужно было найти решения, пригодные как для Китайских железных дорог, так и для железных дорог России.

На защиту выносятся разработанные автором:

1. Ситуационно—эвристическая методика нормирования (СЭМН), которая пригодна не только для оперативного нормирования продолжительности времени выполнения всех станционных процессов, но и других работ, операций, выполняемых на железнодорожном транспорте;

2. Основные положения методики текущего планирования поездной работы на технических станциях. Методика, по нашему мнению, пригодна для всех технических станций Китая и России;

3. Алгоритм и лабораторная программа для проверки основных положений методики текущего планирования поездной работы на технических станциях.

Диссертацию можно рассматривать и как НИР, предшествующую началу проектирования типовой системы текущего планирования поездной работы в рамках АСУСС второй очереди.

л

ГЛАВА 1

РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ ОПЕРАТИВНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ ПОЕЗДНОЙ РАБОТЫ НА ТЕХНИЧЕСКИХ СТАНЦИЯХ РОССИИ И ЗА

РУБЕЖОМ

1.1.3адачи оперативного планирования эксплуатационной работы на начальном этапе внедрения ЭВМ на железнодорожном транспорте

Система оперативного планирования поездной работы на железных дорогах должна прежде всего обеспечивать выполнение и перевыполнение месячных технических норм формирования и передачи поездов и вагонов, регулировочных заданий, технических норм использования подвижного состава, а также равномерность в поездной работе.

В технологически ограниченное время вручную рассчитать наилучший вариант организации работы, учитывая многочисленные ограничения, объективные и субъективные факторы, невозможно. Автоматическая же система организационного управления на всех уровнях пока еще нереальна из-за сложностей формализации перевозочного процесса. Поэтому решением на обозримую переспективу остается автоматизированная (человеко-машинная) система управления, в которой на каждом этапе развития найболее удачно сочетаются, взаимодополняются возможности человека и ЭВМ.

Создаваемая на железнодорожном транспорте автоматизированная система оперативного планирования поездной работы должны вобрать в себя, прежде всего, все лучшее из существующей системы, основанной на

передовом опыте производственных коллективов и результатах исследованной ученых Китая, России, США и других стран[1-41].

Накоплен опыт регулирования вагонопотоков в условиях внутримесячной неравномерности перевозок. Так, например, двойное превышение нормы наличия груженых вагонов на дорогах России служило своего рода сигналом о необходимости ограничения или запрещения погрузки в их адрес[1]. И в условиях планового хозяйства приемы слежения за струями вагонопотоков, превышением ими норм широко применяются в сосредоточении усилий на введение перевозочного процесса в равномерный режим. Это характерно для работы оперативно-распорядительных отделов департамента перевозок, отделений дорог, станций[9-31].

В середине 60-ых годов технология, конструкция и технические устройства на станциях разрабатываются с применением методов математического моделирования (И.Б. Сотников, В.А.Буянов, Н.Д.Иловайский, П.С.Грунтов, Е.А.Сотников, Е.В.Архангельский и др.)[2,3]. Достаточно глубоко разработанная теория организации работы сортировочных станций способствовала созданию и производственному внедрению в дорожных и станционных ВЦ первых моделей расчета тукущих планов поездной работы станций (В.А.Буянов, Н.Д.Иловайский, Г.А.Мухамедов и др.)[2,3]. В меньшей мере были разработаны и апробированы модели планирования работы отделений, направлений, дорог и сети. Однако и здесь, начиная с первых опытных расчетов (1961-1963 г.г.)

сменно-суточных планов для Московско-Курского отделения Московской дороги [1], продолжалось интенсивное развитие и совершенствование методов прогнозирования и регулировнаия.

Теоретические исследования и опытные расчеты показателей суточных планов на основании модели размещения вагонов с указанием их состояния и назначения были выполнены на Хабаровском отделении А.Г.Тиличенко, Г.М.Кутыевым, В.Н.Воробьевым, И.Н.Тонконоговой[1]. Однако трудоемкость сбора исходной информации, недостаточные пропускные сопсобности каналов связи не позволили в производственном режиме полностью внедрить предложение ХАБИИЖТа на Дальневосточной дороге.

В 1960-1965 г.г. Л. П. Тулупов и др. участвовали в разработке и опытных расчетах показателей суточного плана для Московской дороги, в которых использовались некорректируемые нормативы и суточные зоны для прогнозирования ряда показателей. Однако из-за трудоемности расчета, необходимости частой корректировки нормативов вручную предложенная система не была принята в качестве типовой [1]. Лишь в начале семидесятых годов суточное планирование было внедрено в ВЦ Южно-Уральской, Свердловской и ряда других дорог.

На машинах "Минск-22" удалось реализовать корректируемую модель состояния лишь для четной системы станции Ленинград-сортировочный-Московский. Однако, даже при достаточно развитой информационной модели состояния станции метод прямого моделирования с

некорректируемыми нормами времени приводил к снижению достоверности уже на 3-й, 4-й час планируемого периода.

В конце 60-ых годов Н. Д. Иловайский, А. И. Кириченко, И. П. Никулин [2] обобщили опыт Юго-Западной ж. д. в труде "Структура и опыт эксплуатации автоматизированной системы текущего планирования работы сортировочных станций"[2]. Особое внимание авторы обратили на ряды обеспечивающих подсистем - (логико-операционное, информационное, математическое). Однако в то время из-за недостаточного развития вычислительной техники на железнодорожном транспорте не было реализовано оперативное планирование в полном объеме.

Для обеспечения своевременной переработки вагонов и отправления их со станции в увязке с графиком движения и планом формирования поездов, с учетом подхода поездов и наличия на станции вагонов и локомотивов на большинстве технических станций велось текущее планирование работы станции по 4-6 часовым периодам. В процессе текущего планирования стремились обеспечить оптимальное чередование подвода на станцию разборочных и транзитных поездов исходя из обеспечения необходимых условий взаимодействия в работе перегона, парка прибытия и горки. Рассчитывался план составообразования, которым устанавливалось время окончания накопления вагонов на полный состав, окончания формирования и время готовности каждого состава к отправлению. Далее определялся порядок использования прибывающих на станцию локомотивов и

локомотивных бригад с учетом наличия их на станции и в локомотивном депо. В результате составлялся план отправления поездов с подвязкой локомотивов и локомотивных бригад к составам своего формирования и транзитным, а поездов - к ниткам графика движения.

Исходными данными для составления плана составообразования и отправления поездов служили технологические нормы времени на выполнение операций с поездами и вагонами. Расчет составообразования, т.е. определение времени готовности составов к отправлению, проводился на основе установленных технологическим процессом норм времени нахождения составов в парках прибытия и отправления, времени на расформирование составов и перестановку их в парк отправления. На Московской дороге наиболее полный комплекс задач был апробирован на сортировочной станции Орехово-Зуево (В.А.Буянов и др.).

Известен также опыт автоматизированного текущего планирования и регулирования поездной работы на станциях Франкфурт (ФРГ), Корияма (Япония), Париж и Лион (Франция), Каламазу (США) и др. [33-41].

На железных дорогах других стран Восточной Европы в шестидесятых, семидесятых годах тоже разрабатывались автоматизированные системы управления. Опытные расчеты отдельных задач начались, например в ВНР, в 1961 г. Еще на счетно-перфорационных машинах рассчитывался прогноз поступления груженых вагонов в выгрузочные районы. В ПНР в опытной эксплуатации находилась система передачи данных о вагонах для текущего

планирования поездной работы станции Тарновские Горы. Исследования возможностей для использования ЭВМ в системе оперативного планирования велись в рамках ОСЖД.

В Болгарии "Единая автоматизированная система обработки информации и управления транспортом" включала решение задач оперативного учета и планирования. Здесь в 1969-1970 г.г. была разработана на основании метода поэлементного расчета программа суточного прогнозирования выгрузки (по родам вагонов). Опыт показал высокую достоверность прогноза. В семидесятых годах в НРБ широко использовался опыт внедрения задач оперативного планирования, накопленный на дорогах России.

В Венгрии при внедрении ЭВМ основное внимание было уделено решению статистических, финансовых и инженерных задач. Планы перевозок грузов разрабатывались на ЭВМ с использованием транспортной задачи. В опытную эксплуатацию были переданы расчеты суточных регулировочных заданий для 75 районов (для основных типов вагонов грузового парка).

На Польских железных дорогах при помощи ЭВМ распределяли порожние полувагоны. План распределения их составляли два раза в сутки: вечером - предварительный, а утром, после уточнения обстановки -основной. Обеспечение порожними вагонами заявок рассчитывался на двое суток вперед, что позволяло более обоснованно давать задание на первые

плановые сутки. Для решения использована транспортная задача в сетевой форме. Учитывались: предложение и спрос на полувагоны, ограничения передвижений, а также приоритетное покрытие части спроса.

На железных дорогах США необходимо в первую очереди отметить систему централизованного оперативного учета обмена вагонами между дорогами ("Юмлер", "Трейн-2"). Вычислительный центр системы расположен в Вашингтоне. Он соединен каналами связи с железными дорогами США, Мексики и Канады. По запросам дорог система выдает информацию о местонахождении вагонов, переходе их с дороги на дорогу и работе обменных пунктов.

Системы, обеспечивающие контроль за наличием и продвижением вагонов и грузов, в семидесятых годах имелись на большинстве крупных железных дорог США. Информация о погруженных вагонах, особенностях груза, сформированном поезде передавалась в ВЦ, где концентрировались сведения о наличии вагонов и выполненной работе.

Система информации и управления (МИКС) на Западно-Тихоокеанской дороге была предназначена для составления плана распределения порожних вагонов между клиентами в соответствии с их заявками, контроля за следованием вагонов от пункта отправления к пункту назначения и разработки необходимой документации при сортировке вагонов на станциях. ЭВМ были установлены во всех 11 районах дороги. Объединенный план распределения порожних вагонов рассчитывался в

управлении дороги (г. Сан-Франциско). Особое внимание уд�