автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.22, диссертация на тему:Организация эффективного функционирования железнодорожного транспорта на основе современных информационных технологий

На правах рукописи

МИШАРИН АЛЕКСАНДР СЕРГЕЕВИЧ

ОРГАНИЗАЦИЯ ЭФФЕКТИВНОГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА НА ОСНОВЕ СОВРЕМЕННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

05.02.22 - Организация производства (транспорт) 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (транспорт)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Екатеринбург - 2005

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Уральский государственный университет путей сообщения».

Научный консультант - доктор технических наук, профессор

Козлов Петр Алексеевич

Официальные оппоненты:

Ведущее предприятие - Институт проблем транспорта Российской Академии Наук (г. Санкт-Петербург).

Защита состоится «21» октября 2005 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 218.005.09 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет путей сообщения» (МИИТ) по адресу: 127994, г. Москва, ул. Образцова, 15, аудитория 1235.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан «21» сентября 2005 г.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью организации (в двух экземплярах), просим направлять по адресу совета Университета.

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор технических наук - Кутыркин Александр Васильевич доктор технических наук - Осьминин Александр Трофимович доктор экономических наук - Мазо Леонид Аронович

доктор технических наук, профессор

тч^ з

Общая характеристика работы

Железнодорожный транспорт - это одна из самых сложных производственных систем в стране. Рыночная экономика существенно меняет условия его работы. Первое. Возросла динамика экономических связей, а с ними и направления грузопотоков. Следовательно, нужна более динамичная управляемая технология перевозок. Вюрое. По сути, меняется основная задача транспорта. Теперь это не просто «перевозки» с оценкой но объемным показателям, а «обеспечение надежных и эффективных транспортных связей». Значительно меняется и характер управления грузовыми перевозками. Во-первых, необходимо более «тонкое», поструйное управление грузопотоками и вагонопотоками - согласованный подвод грузов к портам, пограничным переходам и крупным потребителям, подвод порожняка определенного типа в соответствии с ритмами погрузки, ускоренный пропуск определенных струй в зависимости от ситуации. Во-вторых, резко возрастают требования к рациональности принимаемых решений. Если смотреть в динамике, то решения диспетчеров дорожного и сетевого уровня многовариантны. Вследсшие сильной структурной и функциональной связности последствия решений для диспетчера трудно обозримы. И ему уже невозможно в приемлемые сроки рассмотреть множество вариантов и выбрать наилучший. Таким образом, назрела необходимость в создании систем автоматизированного управления потоками. Они должны помочь диспетчерам повысить эффективность принимаемых решений. Существующие АСУ являются, по сути, информационными системами. Наступил этап перехода к информационным технологиям на базе автоматизированного управления.

Однако внедрение автоматизированных управляющих систем резко повышает требования к информационно-вычислительной инфраструктуре -построению и взаимодействию разнообразных, распределенных баз данных, структуре, параметрам, функциям и взаимодействию территориально удаленных вычислительных центров между собой и тысячами АРМов и пунктами

автоматического съема информации, постро* щ»юс.с§педиед1ИДьйЙЙ1ечиваю1чи\

ВМБЛИОТЕКА/ . |

надежное и эффективное функционирование всей распределенной инфраструктуры.

В своих исследованиях автор опирался на труды отечественных и зарубежных ученых, в том числе В.Н. Образцова, А.П. Петрова, В М. Акулиничева, Е.А. Сотникова, Ю.В. Дьякова, Е.М. Тишкина, Л П. Тулупова, В.Г. Шубко, В.А. Персианова, Н.С. Ускова, И.Т. Козлова, П.А. Козлова, В.А. Шарова, А.Ф. Бородина, А.П. Батурина, А.Т. Осьминина, J1А Баранова, A.B. Кутыркина, Л.А. Мазо, Э.К. Лецкого, Г.В. Дружинина, В.Г. Галабурды, М.Ф. Трихункова, Н.П. Терешиной, а также H.H. Моисеева, Н П Бусленко, Д.А. Поспелова, Л.Р. Форда, Д.Р. Фалкерсона, В.Н. Вагина, О В Евсеева, В.Н. Буркова, В.Л. Ирикова, использовались разработки ведущих научных организаций отрасли.

В качестве объекта исследования выбрана хехнология функционирования железнодорожного транспорта в условиях высокой динамики экономических связей Как следствие появляется высокая динамика и транспортных связей, при коюрой малоподвижные технологические формы становятся неэффективными.

Целыо исследования является постороение гибкой, сильно управляемой (ехнологии перевозок на железнодорожном транспорт на основе систем автоматизированного управления транспортными потоками. В качестве подцелей необходимо разработать методологию построения этих автоматизированных систем на базе моделей новых классов и организовать информационные потоки для их функционирования Основными задачами исследования были:

- разработка принципов построения систем автоматизированного управления транспортными потоками, на базе которых должна функционирновагь гибкая технология перевозок. Необходимо было разработать методологию использования моделей для этого;

- разработка технологии согласованной с ритмами производства доставки массовых грузов крупным потребителям (заводам, портам, и др);

- создание методологии управляемого подвода многострунных потоков порожняка в условиях нестабильных ритмов производства и потребления;

- разработка технологии автоматизированного управления поездообразованием на сортировочных станциях в увязке с ритмами работы поездных локомотивов и бригад;

- создание системы автоматизированного управления локомотивным парком на полигоне в увязке с процессом поездообразования Fia сортировочных станциях;

- разработка способов построения надежных систем управления перевозочным процессом при наличии разного рода случайных факторов;

- организация информационных потоков для функционирования систем автоматизированного управления потоками, включая построение и ведение распределенных баз данных, переработку информации в вычислительных центрах и взаимодействие последних через специально построенную сеть передачи данных.

Методы исследования базируются на использовании теории множеств, теории графов, аппарата методов оптимизации и имитационного моделирования, теории принятия решений и теории надежности.

Научная новизна работы. Впервые в качестве оптимума для организации перевозок рассматривается оптимальный динамический процесс при меняющихся ритмах производства и потребления, показана реализация этого подхода для основных технологических процессов функционирования железнодорожного транспорта. При этом активизируются динамические резервы транспортной системы. Обоснована и разработана методология посфоения систем автоматизированного управления как двухуровневых на основе сочетания оптимизационных и имитационных моделей. Предложена методология построения функционально надежных систем автоматизированного управления процессами перевозок. Разработана современная система

комплексной организации информационных потоков, обеспечивающих функционирование систем автоматизированного управления и гибкую технологию перевозок. Предложенный подход к совместному использованию оптимизации и имитации является весомым вкладом в развитие фундаментальных исследований в области теории принятия решений человеком и управления в сложных проблемных областях. Это создает методологическую основу для построения нового поколения информационых технологий на железнодорожном транспорте, существенно повышающих его эффективность в динамичных рыночных условиях.

Основные научные результаты, представляемые на защиту:

- принципы управления транспортными потоками в динамичной среде;

- методология построения двухуровневых систем автоматизированного управления процессами функционирования железнодорожного транспорта на основе совместного использования оптимизационных и имитационных моделей как основы нового поколения информационных технологий;

- гибкая технология согласованного с ритмами потребления подвода грузов к металлургическим заводам, морским портам и т.п.;

- технология управляемого подвода многоструйных потоков порожняка при нестабильных ритмах потребления и производства;

- методология и система автоматизированного управления поездообразованием на базе современной информационной среды;

- технология автоматизированного управления локомотивным парком на полигоне в увязке с поездообразованием;

- методология расчета и повышения функциональной надежности систем автоматизированного управления перевозочным процессом;

- организация информационных потоков, обеспечивающая функционирование систем автоматизированного управления

перевозками, включая построение и ведение распределенных баз данных, функционирование и взаимодействие вычислительных центров на основе надежной сети передачи данных; - новый подход к оценке эффективности информационных технологий на железнодорожном транспорте.

Практическая значимость результатов заключается в создании теоретической и методологической базы для построения гибких, эффективных технологий функционирования железнодорожного транспорта в условиях высокой динамики на основе двухуровневых систем автоматизированного управления. Это позволит обеспечить надежными и эффективными транспортными связями динамические экономические связи страны, организовать эффективное взаимодействие производства и транспорта и снизить стыковые потери. Принятие решений диспетчерамми разного уровня с помощью оптимизационных и имитационных моделей повысит эффективность управления транспортными потоками в рыночной экономике.

Реализация результатов работы. Предложенные в диссертации новые информационные технологии на базе систем автоматизированного управления нового поколения были одобрены решениями Коллегий МПС РФ в декабре 1998 г., в декабре 1999 г., декабре 2001 г., решением Президиума НТС МПС РФ в сентябре 2001 г., Указаниями МПС РФ 2000-2001 г. Разработанные подходы и алгоритмы построения систем автоматизированного управления и организации информационных потоков были использованы при реализации задач Программы информатизации на железнодорожном транспорте 1999-2002 гг., построении сетевого и дорожных центров управления перевозками. Часть гибких информационных технологий внедрена в производство - подвод грузов с двух дорог АО Северсталь, система автоматизированного управления поездообразованием на ст. Свердловск - сортировочный, система управляемого подвода порожняка в район Кузбасса.

Достоверность и обоснованность научных положений и выводов диссертации подтверждается расчетами на оптимизационных и имитационных

моделях, анализом с использованием из информационного хранилища данных о различных параметрах перевозок, а также результатами практического применения технологии построения автоматизированных систем управления. Ожидаемый годовой эффект от совершенствования управления потоками составляет сотни миллионов рублей.

Апробация работы.

Результаты исследований, составляющих основное содержание работы, докладывались и обсуждались на:

- Четвертой международной научно-практической конференции «Информационные технологии на железнодорожном транспорте ( Инфотранс -1999)», пятой в 2000 г. и шестой в 2001 г;

- Первой Международной евроазиатской конференции «Транстек-2000»;

- Международной научно-технической конференции «Роль Транссиба в развитии Российской и мировой экономики» 2001 г.;

- Первом Международном Конгрессе MAC 2001 «Инфокоммуникации глобального информационного общества XXI века»;

- Второй Международной евроазиатской конференции «Транстек-2001»;

- Девятом международном Петербургском экономическом Форуме в рамках круглого стола «Транспорт и экономический рост» 2005 г.

- Конференциях «ТелекомТранс-2003», «ТелекомТранс-2004», «ТелекомТранс-2005» (2003, 2004, 2005 г.г.);

Публикации. Список из 41 наиболее важных работ приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из расширенного введения, 6 глав, заключения и списка литературы. Общий объем текста включает 325 страниц, 83 рисунков и 17 таблиц. Список литературы состоит из 156 наименований.

Содержание работы

В расширенном введении излагается состояние проблемы и формулируется задача исследования. Дается характеристика развитой информационной среды железнодорожного транспорта и ее возможностей для внедрения новых информационных технологий. Приводится анализ результатов внедрения систем автоматизированного управления на зарубежных железных дорогах. Обосновывается задача построения более совершенных форм организации работы железнодорожного транспорта в современных динамичных условиях на базе новой информационной среды и предлагаемых систем автоматизированного управления транспортными потоками.

В главе 1 изложены методы формализации процессов организации перевозок и модели управления транспортными потоками.

Автоматизация управления требует четкой формализации принципов управления транспортными процессами. От этого зависит и структура автоматизированной управляющей системы, и выбор моделей, и критерии оптимизации. Сформулированы принципы управления транспортными потоками (рис.1). Следует подчеркнуть два аспекта, недостаточно разработанных в транспортной науке. Первое - в результате расчета должен получиться оптимальный динамический процесс, а не статическая схема потоков. Второе -важной задачей управления является активизация динамических резервов транспортной системы. Гибкое управление потоками приводит к появлению так называемых динамических резервов - резервов управления. Это позволяет транспортной системе устойчиво функционировать в меняющейся обстановке без больших резервов вагонов и путей. Приведена структура динамических резервов и способы их активизации.

При отсутствии гибкого управления потоками суммарные статические

п п

резервы будут равны: ^= = ~ГГ) где г - резервы вагонов в

1=1 1=1

обороте, необходимые для устойчивого взаимодействия поставщика и

потребителя.

Рис. 1. Принципы оптимального управления потоками

Динамические резервы - это резервы управления. Их размер определяется величиной, на которую можно сократить статические резервы посредством адаптивного управления. Динамические резервы не требуют дополнительных вагонов и путей и поэтому их увеличение повышает эффективность работы

транспорта. Динамические резервы первого рода (ДР-1) возникают при взаимодействии однородных потоков. Управление заменило резервы. Возможность погашения недостатка за счет переброски вагонов из струй с избытком сокращает необходимый статический резерв. Управление неоднородными потоками активизирует динамические резервы второго рода (ДР-П). При управляемом взаимодействии пунктов погрузки и выгрузки транспортной системы возникают динамические резервы третьего рода (ДР-Ш) Если возможности адаптации транспорта исчерпаны, то необходимо уменьшить рассогласование ритмов производства и потребления. Особый вид представляют динамические резервы четвертого рода (ДР-1У). Они возникают при адаптивном подстраивании параметров структуры транспорта к схеме потоков. Существует целый ряд технологических способов изменения параметров структуры. Реализовать динамические резервы, а значит уменьшить число вагонов, занятых на перевозках, путей под резервные вагоны, избыточный груз на колесах без специальных моделей невозможно. Для активизации ДР-1 используется однопродуктовая динамическая транспортная задача, ДР-П - многопродуктовая, ДР-ТТ1 - метод динамического согласования производства и транспорта, ДР-1У -динамическая транспортная задача с адаптивной структурой.

Управляющая система должна отвечать противоречивым требованиям. С одной стороны, необходимо рассмотреть огромное число вариантов и выбрать наилучший. С другой, схема потоков должна быть осуществима, то есть необходимо достаточно полно отображать сложную схему путевого развития и технологию работы. В одной модели сочетать это невозможно. Для нахождения оптимума без полного перебора необходима модель строгой оптимизации. Но она по необходимости абстрактна. Подробно отображать структуру системы и ее технологию может имитационная модель, но она не выдает оптимума и требуется полный перебор вариантов, что может быть невыполнимо по затратам времени. Поэтому необходимы две модели, каждая из которых решает собственную задачу. Система автоматизированного управления строится как двухуровневая. В качестве верхней подсистемы должна быть динамическая

потоковая модель, отображающая процесс управления грузо- и вагонопотоками. В качестве нижней - имитационная модель, значительно полнее отображающая процессы функционирования железнодорожного транспорта.

Таким образом, автоматизированная система состоит из решающей и проверяющей подсистем (рис.2). В качестве оптимизирующих моделей

выбираются динамические

УПРАВЛЯЮЩАЯ ПОДСИСТЕМА

потоковые модели под общим названием «Динамическая транспортная задача с задержками» (ДТЗЗ) и ее дальнейшее развитие - метод динамического согласования (МДС).

В ДТЗЗ учитывается динамика производства и потребления, динамика

запасов и наличие грузов в пути. Рассматриваемый далее метод динамического

согласования позволяет

согласовать ритмы

поставщиков и потребителей таким образом, чтобы это соответствовало возможностям транспорта.

Рис. 2 Структура системы автоматизированного управления

В проверяющей части находится имитационная модель, которая подробно имитирует работу объекта. Имитационную модель рекомендуется строить с помощью имитационной системы ИСТРА. Если оптимизационная модель

рассчитывает схему потоков, то имитационная модель проверяет реализуемость этой схемы работы. В случае успешной реализации выдается решение, а в случае неудачи условия решения оптимизационной задачи корректируются определенным образом, и процесс повторяется.

ДТЗЗ формулируется следующим образом. Имеется ряд поставщиков различного груза и ряд его потребителей, которые связаны между собой транспортной сетью. Необходимо так организовать подвод потоков при известном режиме их отправления, чтобы обеспечить ритмы получателей, стремясь при этом сократить простой вагонов в ожидании выгрузки (погрузки) и затраты на перевозку.

Пусть транспортная сеть состоит из P=\PvPii—iPn\ пунктов, соединенных направленными путями {PiiPj)> i^ji PpPj^P.

Пусть [0,7] - интервал оптимизации. Для каждого момента времени t (/=0,7) на множестве Р пунктов сети определена функция производства и потребления 9,(0 (или 9* (О для к- го вида порожних вагонов). Если <?,(<)> 0, то пункт производства р , называется источником (пунктом производства), если 9<( 0<0, то пункт потребления р, называется стоком (пунктом потребления) и если (О = 0, то пункт р ,• называется перевалочным. Каждый путь (P,,Pj) характеризуется пропускной способностью ^у (0>0 и транспортным запаздыванием ^ £ . При i = j vu(0 означает величину емкости склада пункта р ( . Обозначим через t — 0,Т объем поставок

на пути (Pi>Pj), выходящий в момент t из пункта р , и приходящий в момент t + ti} в пункт р , . Если путь (/',• ■> Рj) отсутствует или t + t(J > Т то полагаем . Ясно, что все uij (Т) — 0, i^j. Поставка иа (О означает

запас пункта р , в момент времени t . Поэтому = 1 . Пусть с,, (О - расходы на перевозку единицы объема поставок из р ( в р , . Тогда си (О - расходы на хранение единицы запаса. Для каждого пункта потребления р ] период, в течение которого отсутствуют поставки, равен [0, tJ — 1], где = тт^у), I' Ф] . Будем предполагать, что в момент времени < = О

существует запас ии (0), который обеспечит потребление в период, когда невозможны поставки, т.е. справедливо:

1=0

Задача оптимизации функционирования транспортной системы ставится как задача минимизации суммарных транспортных расходов и расходов на хранение:

т

J = T I СуЮ-щ«)

1=0 р„р^Р

(2)

при ограничениях:

М„.(/+1) =«,(0+^.(0+ £ ("„С-';,)-",/'))

1*1

(3)

0йТ^ (4)

«й(0) = «"» ии(Т) = 0, р,еР.

Задачу назовем ДТЗЗ в сетевой постановке. Задача решается сведением к статической методом размножения во времени. Если есть несогласованность в динамике программ поставщиков и потребителей, и транспорт, используя все возможности перераспределения потоков, ускорения и замедления перевозок, не

может увязать несогласованные ритмы производственных агрегатов, то ДТЗЗ не имеет решения. Возникает принципиально новая задача - согласовать ритмы поставщиков и потребителей таким образом, чтобы это соответствовало возможностям транспорта (транспорт выступает уже в качестве своеобразного ограничения). Для решения этой задачи на базе ДТЗЗ сформулирован метод динамического согласования производства и транспорта. Введем корректирующие переменные ®,(0 в пунктах производства Р ,• , означающие уменьшение объема производства <7,(0 и соответственно увеличение

на величину (О с производственными расходами с, (0. В качестве критерия оптимальности примем экономический критерий минимума транспортных расходов, расходов на хранение и затрат на перестройку производственных программ поставщиков:

Jí+J1+J3-*mm, (5)

где:

г

•А = (О'ид(О - транспортные расходы,

'*)

т

Зг ~ 2 Xе« (О' Щ (0 - затраты на хранение запасов,

1=0 р,€Р

т

J1 = Ш Xе ДО' - затраты на корректировку программ производства.

»=0 р^Р

Изменяется уравнение динамики изменения запасов у поставщика и динамики размещения производства

и,9Ц+1)=Щ(0+0,(0- Е«Л0+й}('+1)-й*(0 (6)

р^р

Нижний уровень базируется на имитационной модели. Имитационная система «ИСТРА» ориентирована на исследование и оптимизацию крупных

объектов транспорта во взаимодействии с производством. Система «ИСТРА» включает в себя универсальную абстрактную модель, способную при идентификации (параметризации) настраиваться на любой объект из заданного класса. В модели реализован ситуационный принцип управления, так как он наиболее соответствует процессам управления в сложных транспортных системах. Содержательно пространство состояний модели разбивается на: технологическое, информационное и управляющее. В технологическом пространстве состояний осуществляется вся «технологическая» работа. В информационном пространстве происходят информационные процессы -движение информации вверх по уровням с учетом обобщения и обмен сообщениями внутри уровня. В управляющем пространстве состояний осуществляются управляющие операции и изменяется состояние управляющих элементов. Оператор управления определяет последовательность и условия выполнения технологических, информационных и управляющих операций.

Сформулированы принципы и методология автоматизированного построения моделей для двухуровневой управляющей системы. Параметры потоковой модели должны в достаточной мере совпадать с соответствующими параметрами имитационной модели. Имитационная модель создается для проверки решения оптимизационной модели. Принципы построения обеих моделей должны быть согласованы между собой.

Построение имитационной модели - это довольно трудоемкий процесс. Поэтому здесь используется процесс автоматизированного построения в диалоговом режиме.

Отображение структуры объекта. В рамках процесса разбиения узла на элементы критерием примем минимальное их количество на схеме. Имеем следующие ограничения:

• все части схемы должны быть отражены в элементах:

РиИиЬ = Е, (7)

где - множества путей, перегонов и стрелок;

Ь - множество элементов.

• все виды реально возможных передвижений должны быть возможны на схеме после разбиения:

где " соответственно элементы множеств перегонов,

стрелок, путей на схеме до разбиения;

-элементы, отображающие перегоны, стрелки и

пути на схеме после разбиения; Х,у - передвижения соответственно на реальной схеме

и на схеме;

• все одновременно происходящие передвижения должны бьпь возможны после разбиения:

>Ь «тХ'Г>.<Т»- о ' (9)

где }»(# }М(/» ' маршруты передвижений на

реальной схеме;

(1еп) (е1*) 1ерг)\((еп'\ (е'Л (ер*))

\\ а/'\ г ГУ? /' ' маршруты передвижении на

схеме;

X,Z - номера передвижений на реальной схеме; У,Ь> - номера передвижений на схеме;

• все виды одновременно невозможных передвижений должны быть невозможны.

Отображение технологического процесса. Работа станции в модели представляется набором операций, которые условно можно разделить на технологические, управляющие и информационные. В модели операция

представляет собой набор записанных в определенной последовательности элементов, участвующих в выполнении части технологического процесса, с указанием параметров их работы.

Автоматизированное построение маршрутов. Под маршрутом понимается любое передвижение на станции, начинающееся и заканчивающееся на пути. Маршруты, таким образом, могут быть следующих видов:

(Ю)

или

« = ¿ш*2 (П)

где 5 - простой маршрут;

$ - составной маршрут;

7* - множество элементов, отображающее все пути и перегоны на станции;

гпгпгх - элементы множества 1 ;

- элементы, отображающие стрелки, входящие в маршрут. Составные маршруты являются комбинацией простых.

Автоматизированное создание информационных операций. Для

отображения состояния путей, парков станции в памяти диспетчера в модели вводятся информационные элементы.

Работа информационных операций в модели заключается в занесении емкости на информационные элементы с определенными параметрами. Эго будет отображать передачу информации диспетчерскому персоналу. • Наиболее низкий уровень управления:

vfe}l 02)

где - величина емкости на информационном элементе в текущий

момент времени;

¿И')

величина емкости на технологическом бункерном элементе в момент времени — * * );

Тк

11 - время задержки информации при передаче диспетчеру; к

- коэффициент искажения информации;

- коэффициент потери информации.

Автоматизированное создание управляющих операций. Для

моделирования управления в модели вводятся управляющие элементы и управляющие операции. Создаются управляющие элементы для каждого информационного бункерного элемента.

Управляющая операция меняет состояние соответствующего управляющего элемента. После выполнения очередной информационной операции проверяется, принадлежит ли новое состояние предыдущей ситуации или произошел переход к новой. В последнем случае принимается новое решение, т.е. запускается соответствующая управляющая операция.

Модели работают последовательно. Результаты оптимизационного расчета трансформируются в исходные условия для имитационного. Если расхождение в реализованных процессах оптимизационной и имитационной моделях больше заданного, то осуществляется корректировка параметров оптимизационной модели (рис. 3).

Реальное время хода и реальная пропускная способность для дуг берется из результатов расчета на имитационной модели. Эксперименты повторяются. Когда расхождение меньше допустимого, фиксируются результаты.

Рис.3. Корректировка параметров оптимизационной модели В главе 2 разработана организация согласованной доставки массовых грузов, а также подвода порожняка крупным потребителям. Оптимальный режим доставки и подвода рассчитывается с помощью метода динамического согласования производства и транспорта. Получается динамический процесс, учитывающий ритмы производства и потребления, а также возможности транспорта При необходимости определяется минимальная корректировка ришов отправления. Методология согласованной доставки рассматривается на примере согласованного подвода различного сырья от различных пунктов двух дорог - Октябрьской и Северной - к крупному потребителю ОАО «Северсталь». Методология может быть использована без существенной корректировки при организации подвода грузов к другим промышленным предприятиям, морским и речным портам и пограничным переходам. Задачей является согласование ритмов производства и потребления при эффективной технологии работы транспорта. При этом должны максимально использоваться адаптивные свойства транспорта за счет гибкой, управляемой технологии. Статические резервы вагонов, локомотивов, грузов, путей, необходимые для согласования несовпадающих ритмов производства между собой и с потреблением, должны

быть сведены к минимуму и в значительной мере заменены динамическими резервами управления.

АО «Северсталь» входит в тройку крупнейших металлургических комбинатов России. Его годовой объем потребления железорудного сырья составляет -11 млн. тонн. 90% этого сырья поставляется тремя горнообогатительными комбинатами: Оленегорским, Ковдорским и Костомукшским по двум железным дорогам: Октябрьской и Северной. Перевозки осуществляются кольцевыми маршрутами, что усложняет процесс управления, ибо существует тесная зависимость между организацией процессов движения «туда» и «обратно». Управление процессов строится на базе двухуровневой системы автоматизированного управления. На верхнем уровне ДТЗЗ рассчитывает оптимальную схему движения груженных и порожних вертушек при заданном ритме производства и потребления. На нижнем - имитационная подробная модель проверяет реализуемость процесса с учетом пропускной способности отдельных элементов сети, загрузки их в конкретных условиях и наличия случайных колебаний. Если задача не имеет решения, включается корректировка ритмов отгрузки с помощью метода динамического согласования. Оставшееся рассогласование демпфируется с помощью резерва вертушек. Система управления сроится на базе существующей информационной среды и включена как подсистема в работу Центра управления перевозками ОАО РЖД (рис.4).

Цикл управления согласованной доставкой железорудного сырья к металлургическому комбинату представляет собой последовательность следующих действий:

- оформление грузополучателем запросов на доставку сырья с указанием желаемого ритма и объемов доставки от каждого грузоотправителя;

- планирование графика доставки на основе решения оптимизационной динамической транспортной задачи с задержками;

- тестирование разработанного плана на имитационной модели;

- слежение и контроль за исполнением плана;

- компенсация отклонений фактического движения вертушек от планового в условиях воздействия возмущений.

Рис.4. Бизнес-процесс согласованной доставки железорудного сырья Слежение за рейсами вертушек осуществляет подсистема мониторинга, которая отображает состояние процесса согласованной доставки на основе сообщений из АСОУП и ДИСПАРК.

Слежение и контроль за продвижением вертушек осуществляется с помощью графика выполнения согласованной доставки железорудного сырья. Каждый рейс на нем отображается в виде фактической траектории и прогнозной. Для оценки величины отклонения прогнозной траектории от плановой в подсистеме мониторинга используются четыре зоны диспетчерского управления с цветовой индикацией (рис.5).

Подсистема интеллектуального контроля подсказывает диспетчеру наилучшее решение в зависимости от прогноза. Решение диспетчера фиксируется, в том числе и в системе ДИСПАРК, и не дает возможности на станциях полигона использовать вагоны в противоречии с заданной технологией.

Оплачивает поставки сырья

в соответствии с двухсторонними договорами

Рис.5. Зоны диспетчерского управления

Гибкая технология подвода многоструйных потоков порожняка рассматривается на примере обеспечения погрузки в Кузбасском бассейне (около трети всей погрузки ОАО РЖД). Построение системы автоматизированного управления аналогичное. ДТЗЗ или МДС рассчитывает гибкий динамический процесс с учетом прогнозных ритмов зарождения порожняка, заявленных ритмов погрузки, состояния и возможностей транспорта. Имитационная модель проверяет оптимальный режим в условиях, близких к реальным (рис.б).

Однако, есть и существенные особенности. Во-первых, расстояния большие, состояние системы за несколько суток меняется, а от этого зависит скорость продвижения порожняка. Использование нормативных параметров приводит к слишком большим погрешностям. Предложена методология расчета времени хода в зависимости от загрузки отдельных элементов сети и других факторов с помощью информационного хранилища. Там накапливается информация по принципу «состояние системы - скорость продвижения». Разработаны специальные алгоритмы расчета времени хода на базе накопленных данных хранилища и прогноза состояния системы.

Составы с порожними

вагонами, передислоцирующиеся в соответствии с рассчитанным оперативным планом

Вычисленный прогноз зарождения порожняка на семь суток вперед с учетом особенностей переработки вагонов выгрузка на путях общего пользования, на подъездных путях

Составы с гружеными вагонами, находящиеся не момент расчета в движении учитываются в прогнозе зарождения порожняка, но не являются объектом управления

Составы с порожними вагонами, находящиеся на момент расчета в движении Моменты прибытия на отделение вычисляются на основе известных времен хода

Рис 6. Схема вагонопотоков в задаче оперативного управления парком

порожних вагонов

Во-вторых, необходим прогноз зарождения порожняка, так как расчетный период не менее 7 суток (движение самого дальнего потока с Северо-Кавказской ж.д на Западно-Сибирскую ж.д.). Методология прогноза ритмов появления порожняка в зависимости от груженых потоков разработана также с помощью информационного хранилища, которое позволило установить необходимые закономерности. Рассчитанные режимы подвода утверждаются диспетчером ЦУГТа ОАО РЖД. Если он задает корректировку (например, с Московской дороги отправить на столько-то вагонов больше), метод динамического согласования рассчитывает наилучшую ее реализацию.

Глава 3 посвящена организации управляемого поездообразования и увязанной с ним гибкой технологии обращения поездных локомотивов на полигоне. Оптимальное управление обоими процессами осуществляют двухуровневые системы автоматизированного управления, построенные на

основе разработанных принципов, но адаптированные к решаемым задачам. Содержательное наполнение оптимизационной и имитационной моделей в каждом конкретном случае различно.

В работе сортировочных станций значительные потери возникают при обеспечении сформированных составов локомотивами и локомотивными бригадами. Причиной является несогласованность между моментами времени готовности составов и наличием локомотивов и бригад. Для решения этой непростой задачи требуется оптимизационная модель. Она по необходимости будет абстрактна. Поэтому проверить полученное рациональное решение на выполнимость необходимо при помощи имитационной модели.

Задачу планирования поездообразования должны решать станционный, дорожный и узловой диспетчеры. В процессе решения определяется очередность подвода поездов в разборку и транзита, очередность обработки поездов по прибытию и отправлению, очередность надвига, роспуска и окончания формирования. Сложной является задача прогнозирования составообразования. Сегодня прогноз рассчитывается диспетчерским персоналом практически «вручную». Достоверность не превышает тридцати процентов.

Рассмотрим построение системы автоматизированного планирования поездообразования на примере станции Свердловск - сорт, (система принята в промышленную эксплуатацию). Пусть задан план формирования поездов по направлениям. Известны состояние сортировочного парка, парка прибытия и прогноз прибытия поездов, и их состав. Требуется определить наилучший режим расформирования поездов, обеспечивающий ускорение накопления составов. Эту задачу решает подсистема предварительного расчета. В основе подсистемы лежит многопродуктовая ДТЗЗ (М-ДТЗЗ). Она позволяет получить такое протекание процессов, чтобы максимально обеспечить накопление составов по назначениям к требуемому времени. Для задачи предварительного расчета поездообразования потребовалась специальная трактовка М-ДТЗЗ. «Пунктами производства» к-го вида «продукции» выступают пути в парке приема. На этих путях появляются составы, содержащие разные виды «продукции» - группы

вагонов разных назначений. «Пунктом потребления» к-го вида «продукции» является путь в сортировочном парке, специализированный для накопления вагонов на к-е назначение. На расчетной потоковой схеме (рис 7) потоки разных назначений движутся с каждого пути приема р, на специализированные по назначениям сортировочные пути Р ] через общий канал Р„Р,„ который имитирует работу горки.

вагонов на путях парка приема, с перемещением вагонов с путей приема на сортировочные пути и с нахождением вагонов на путях сортировочного парка.

Подсистема предварительного расчета определяет рациональную очередность роспуска составов и рассчитывает наиболее ранние возможные моменты завершения накопления составов. Для создания имитационной модели используется система «ИСТРА». Модель формируется, в основном, автоматически в диалоге с пользователем. Исходные данные для расчета модели в систему поступают из трех источников: АСОУП, АСУСС, АРМ нормировщика

локомотивных бригад (АРМ ТЧБ). Доступ к АСОУП осуществляется через базу данных АРМа ДТП. В результате выдается рекомендуемый процесс подвода составов к станции, рациональная очередность роспуска, а также прогноз поездообразования и режим подачи локомотивов и работы бригад При этом выдаются все необходимые параметры процесса работы станции (рис.8.)

Построение эффективного обращения локомотивов, увязанного с управляемым поездообразованием на сортировочных станциях, рассмотрим на примере полигона Свердловской ж. д. - главного хода с запада на восток - ст.ст. Балезино-Войновка. Направление Балезино-Называевская протяженностью 1373 км входит в состав Свердловской железной дороги. На направлении имеются два участка обращения локомотивов:

• Балезино-Войновка, локомотивы серии ВЛ11 и ЗВЛ11, обслуживаемый локомотивными депо Пермь и Свердловск

• Московка-Войновка, локомотивы серии ВЛ10, обслуживаемый локомотивным депо Московка Западно-Сибирской ж. д.

На направлении расположены три крупных сортировочных станции, являющиеся пунктами зарождения и погашения поездопотоков: Пермь-сорт., Свердловск-сорт., Войновка. Ставится задача освоения поездопотока заданной конфигурации с эффективным использованием локомотивов. Система выдает (рис.9):

- режим прикрепления локомотивов к составам поездов;

- расписание и маршруты отправления локомотивов резервом;

- режим подачи локомотивов на техническое обслуживание ТО-2 и экипировку (система автоматизированного прогнозирования поездообразования названа Кассандра)

В главе 4 разработаны принципы информатизации производственных процессов и исследована функциональная надежность систем автоматизированного управления перевозками.

/А

Результаты расчета прогнозной модели

Протокол

порядок выполнения операций время выполнения операций

величина задержек в операциях

причина задержек

Технология

! количество

выполнившихся операций/

/

с задержками

средняя задержка

А

причина задержек

Потоки и простои

/ поезде* и вагонопоток * по путям парка прибытия/ / поездо- и вагонопоток /по путям сортировочного/ _парка_

поездо- и вагонопоток

по путям парка _отправления_

преобразование результатов

чета имитационнои мое

Поезда в разборку

Накопление

Окончание формирования

Информация по поезду

»'•тми

автол?!» э-геивяв ш-чтж

агдовяа я) лвсиц ЗВГЯШЧ

ЛГВДРЛИ звпэмпщ жтаишчв Ж7ШВЧ

гацитж г»ткм»?п гэюнчщ

гезмнп гв-ммша ЗЗВ'ЮПЭТШ ив «о«

ЭВ|>ЗМ8В« 9ГИМКЯ

• им нивяная

5 !

N

11

ас»«-' ■ 'I

13«

и®_ ня_ на 5Я_

1«5_

1515„ "

1!Ы_ 16

1«3

18«_ 1М«_

18Я_

изо

ПОРГР__

Ъмпщ Лосм__

Тост*

¡■»■»«..«•ч.' -зи

аз»ч>.

Пч>

Рис. 8. Представление результатов

Важнейшим фактором, определяющим эффективность управления большими системами, к числу которых относится и железнодорожный транспорт, является информатизация. Если принять, что эффективность идеально работающего комплекса составляет некоторую величину Эпци, а наблюдаемые в реальных условиях потери характеризуются функцией (к(В), то реальная эффективность комплекса Э будет равна:

Э = Эж.[1-р(в)] (13)

где В - неупорядоченность .

Системы управления сложными комплексами целесообразно строить по иерархическому принципу. При этом системы управления нижних уровней, в основном, сами справляются с неупорядоченностью в подчиненной им сфере. Чрезмерная детализация централизованною планирования неизбежно вела к росту государственного аппарата.

Известно, что сэкономленные по разным участкам и пунктам оборота вагоно-часы и вагонно-сутки не всегда можно суммировать, чтобы оценить результирующий экономический эффект. Для реализации эффекта необходимо совпадение избыточности вагонного парка с потребностью в нем в нужный момент времени и в нужном пункте погрузки. Поэтому в экономические расчеты необходимо вводить «коэффициент приведения», учитывающий реальные условия работы.

Для оценки влияния информатизации и систем автоматизированного управления на конечный эффект следует построить полную модель рассматриваемой системы и сделать необходимый ряд экспериментов - до внедрения и после внедрения. Эго стратегическая линия расчета эффективности любых частных мероприятий в сложных системах. Весьма трудно определить по формуле, чем закончится взаимодействие измененного параметра с другими свойствами объекта.

Прогноз дальних походов

Бапезино

Г

-о

КАССАНДРАг Пермь Н'

Оптимизация плане подвязки локомотивов по результатам прогноза

ч -

ц р и » 2Э ы

$ Войновка

Прогноз дальних

походов

Рис.9. Задача прогнозирования составообразования и подвязки локомотивов на полигоне

Эффективность информационных технологий зависит и от функциональной надежности информационно-управляющих систем (МУС). Предложена методология ее расчета, отличающаяся от стандартных подходов учетом фактора функциональности отказов. Проведенный анализ отказов, сбоев и ошибок свидетельствует о том, что в ИУС центр тяжести обеспечения надежности находится в области проблем расчета и обеспечения правильности выполнения функциональных задач, а не в области расчета и обеспечения безотказности и восстанавливаемости технических средств, как это имеет место в других технических системах.

Разделим множество состояний S ИУС на два подмножества

S = Ss u Ss . (i4)

s

° - состояния, в которых поддерживалась требуемая работоспособность;

S д - состояния с уровнем работоспособности, ниже допустимого.

Множество S s также разделяется на два подмножества Ss = S0 U Sj t

где S о - состояния системы с номинальной работоспособностью, a S , -состояния с пониженным уровнем работоспособности из-за частичных или полных функциональных отказов. При этом частичные отказы могут быть успешно нейтрализованы специально введенными средствами обеспечения отказоустойчивости (СОО). Если в ИУС используются методы и способы активной защиты, то правильные результаты в выполнении задачи будут иметь место при возникновении любого одного из следующих трех событий:

- функциональные отказы отсутствуют;

- частичные функциональные отказы основных средств успешно нейтрализованы с помощью избыточных средств;

- функциональные отказы избыточных средств успешно обнаружены и нейтрализованы с помощью основных средств.

Тогда вероятность правильного выполнения задачи при активной защите определяется как

(is)

где^=1-^; g3 = l~P3;

Pi - вероятность того, что функциональные отказы не возникли;

Р з - вероятность безотказного выполнения задачи;

Pi - вероятность успешной адаптации ИУС к функциональным

отказам.

Предложен подход к определению допустимых границ ненадежности средств защиты и разумный объем этих средств

Si<g3Pi. (16)

Полученное неравенство имеет фундаментальное значение в построении СОО. Оно устанавливает, что объем средств обеспечения отказоустойчивости не должен превышать объема аппаратно-программных средств ИУС, реализующих данную задачу. Условие определяет границу целесообразности построения многоуровневой защиты.

Изложенные положения функциональной надежности ИУС предназначены для прогнозирования правильности выполнения вычислительных и информационных процессов в ИУС, эффективности применения тех или иных способов защиты от сбойных и программных ошибок и ошибок в каналах передачи информации.

В главе 5 разработана организация информационных потоков для задач управления перевозочным процессом, в том числе функционирование баз данных, построение вычислительной инфраструктуры и взаимодействие отдельных подсистем информационной среды через надежно построенную сеть передачи данных.

Возможности реализации современных задач информатизации отрасли в значительной степени определяются вычислительной средой, заложенной в

инфраструктуре информатизации. Основу информагизационно-вычислительной инфраструктуры отрасли составляет трехуровневая корпоративная сеть, построенная по технологии Гтегпе^ШгапеС.

Для объединения вычислительных центров МПС в единую корпоративную сеть используется сложная разветвленная сеть передачи данных (СПД). Она должна строиться на базе передовых технологий передачи данных с применением современного телекоммуникационного оборудования. Сформулированы требования к посфоению вычислшельной платформы для функционирования управляющих систем и информационной среды к ним. Масштаб и сложность информационной среды постоянно возрастают. Новые технологии управления требуют переработки и хранения все больших объемов информации (рис. 10).

ТРЕБУЕМЫЙ ОБЪЕМ ПЕРЕДАВАЕМОЙ И ОБРАБАТЫВАЕМОЙ ИНФОРМАЦИИ

НОВАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ СРЕДА

У&

УПРАВЛЕНИЕ ГРУЗОПОТОКАМИ и кот роль условий ПЕРЕВОЗКИ

КОНТРОЛЬ ГРУЗОПОТОКА В ВАГОНАХ II ПлСШЕШЮСШ ПОЕЗДОВ

| КОНТРОЛЬ ПАРАМП РОВ ЛОКОМО гивов и НАГ ОНОВ В ПУТИ СЛЕДОВАНИЯ

кот РОЛЬ ВАГОНОВ И ЛОКОМОТИВОВ в иондлх

КОНТРОЛЬ НОЫДОВ НА Г1А1ЩИЯХ И 11ЕРЕ1 ОНАХ

КОНТРОЛЬ ПОЕЗДОВ НА СТАНЦИЯХ

ТИПЫ УПРАВЛЕНИЙ СИГТЕМ

РОС НАЦИОНАЛЬК;

ВИБЛИОТЕКЛ 1

СЯстарвург I

ад ш м» '

Рис. 10. Рост объема перерабатываемой информации при переходе к новым технологиям управления

Приводится методология преображения существующей информационной среды, развивавшейся исторически и носящей отпечаток этого развития, в современную на базе последних достижений в данной области. Предстоит замена основной информационной системы управления железнодорожным транспортом -АСОУП, ее базы данных, программного обеспечения системы ведения, инфраструктуры сбора информации на нижнем уровне и средств доступа к хранимой информации. Это повлечет за собой перестройку всех приложений. Сегодня система имеет рад существенных недостатков. Необходима новая единая модель перевозочного процесса (ЕМПП). Новая ЕМГТП должна строиться по следующим правилам:

- открытая сетевая инфраструктура с возможностью построения региональных компьютерных сетей на основе протоколов семейства TCP/IP,

- распределённое хранение информации на специализированных серверных комплексах.

- базы данных, использующие унифицированные средства управления базами данных на основе языка структурированных запросов SQL.

Применение таких СУБД позволяет организовать хранение информации в стандартном виде и сосредоточить технологическое программное обеспечение на выделенных серверах, оставив тем самым для клиентских рабочих мест лишь функцию отображения информации для пользователей. Такое построение системы позволяет использовать любые средства разработки для построения клиентских программ. Компонентно-модульное построение клиентского программного обеспечения, работающего по технологии «клиент-сервер».

Всё это делает систему по-настоящему "открытой" (рис.11). Спроектированная таким образом информационная среда создает предпосылки для внедрения информационно управляющих задач.

Обоснованы принципы построения надежной сети передачи данных, обеспечивающей работу вычислительных центров. Основными технологическими и сетевыми направлениями развития цифровой первичной сети МПС РФ является

внедрение высокоскоростных волоконио-ошических линии передачи, широкое применение аппаратуры синхронной цифровой иерархии, развитие кольцевых структур, резко повышающих надежность первичной сети. Предложена методология расчета надежности как вероятности нахождения возможных путей в графе, описывающем телекоммуникационную сеть.

Взаимодействие с инодорогами

1

ких

Приложения ОЦ АРМ линейного уровня

Рис. 11. Новая информационная среда управления перевозками Глава 6 посвящена анализу технологических и экономических аспектов внедрения разработанных информационных технологий функционирования железнодорожного транспорта.

С экономической точки зрения информация улучшает управление, это, в свою очередь, повышает надежность транспортных связей и увеличивает, гак называемые динамические резервы. При несовпадающих ритмах работы отправителей и получателей, колебаниях времени доставки грузов для обеспечения надежности транспортной связи требуются резервы в виде избыточного числа вагонов в обороте, а также резервов перерабатывающей способности фронтов и создание избыточных складов. Затраты на доставку одной тонны груза с учетом надежности связи можно определить как:

Ц,„ = ДЭ« +Ея(К„,+Кг/)+ДК,,) (17)

где Этек . эксплуатационные расходы по доставке одной тонны груза;

. дополнительные эксплуатационные расходы, связанные с обеспечением надежности транспортной связи;

Е„ - коэффициент эффективности капиталовложений;

Кт - капитальные вложения в технические средства, которые различаются по вариантам;

- стоимость грузовой массы на колесах;

ЛК„ - дополнительные капитальные вложения для повышения надежности транспортной связи.

Дополнительные эксплуатационные и капитальные затраты могут возникать у отправителя и получателя грузов, а также и на транспорте. Для определения надежности с экономической точки зрения вводится понятие отказа в экономическом смысле. Отказом первого рода будем считать такое состояние связи, когда оборотные средства отправителей или получателей увеличиваются выше заданного предела. Под отказом второго рода - когда для обеспечения надежности требуется увеличение капитальных вложений выше заданной величины. По вероятности возникновения такого рода ситуаций определяется степень экономической надежности транспортной связи. Другой аспект улучшения информационного обеспечения перевозочного процесса связан с повышением размера динамических резервов. Можно проследить связь информационного обеспечения с повышением эффективности перевозок.

Анализ показывает, что на информационный эффект влияют следующие факторы: уровень загрузки системы, взаимодействие случайных процессов, размах и характер управления, структура системы (рис.12). Чем больше загрузка системы и чем больше размах случайных колебаний во входном потоке и продолжительности выполнения операций, тем больше очереди заявок в ожидании обслуживания. Информационный эффект как бы «рассеивается». Частично теряется эффект управления, ибо оно искажается задержками потока в

очередях. Взаимодействие технологии и инфраструктуры системы гакже влияет на загрузку тех или иных элементов и возникновение очередей.

На станции Пермь-сор г. была внедрена автоматизированная система. Ожидалось сокращение простоя вагонов вследствие уменьшения задержки сообщения диспетчеру о накопившемся составе. Считалось, что на эту же величину сократится и простой. Однако здесь нужно учитывать сложное взаимодействие процессов и следует применять имитационную модель.

Влияющие

Возможный эффект

информации факторы Вид модели

V - снижает эффект Л - увеличивает эффект

Рис. 12. Оценка эффективности текущей информации (на примере сортировочной станции) Расчеты на модели показали, что с увеличением загрузки вытяжек формирования с 30% до 90% сокращение времени нахождения вагонов в сортировочном парке уменьшается с 0,2 до 0,13 часа, а на станции в целом с 0,27 часа до 0,08 часа. При увеличении коэффициента вариации времени формирования с 0,1 до 0,7 сокращение простоя упало с 0,17 до 0,09 часа, а по станции в целом - с 0,14 до 0,04 часа.

Эффект от предварительной информации иллюстрируется на примере управления вертушками на Свердловской ж.д. Если при отсутствии прогноза среднее время оборота маршрута составляло 183,7 часа, и требовалось 40

составов для обеспечения перевозок, то при прогнозе в 5 суток время оборота уменьшается до 168,1 часа, а число составов сокращается до 32.

Предложена методика расчета эффекта информатизации на полигоне и при согласованном подводе грузов к портам.

Внедрение гибкой технологии обращения вертушек при подвозе сырья на ОАО «Северсталь» с двух дорог позволило сократить их число с 55 до 46 без снижения надежности обслуживания, а оборот уменьшился с 7,3 суток до 5,7. Было высвобождено 520 полувагонов.

Эффект автоматизированного планирования поездообразования в значительной мере зависит от точности прогноза накопления составов. Сравнение точности прогноза «вручную» и с помощью автоматизированной системы на станции Свердловск-сорт, показало следующее (в среднем) - ошибка вручную по 48 поездам, при автоматизированном расчете - по 6. При этом ошибка по времени во втором случае не превышала 15 минут.

Эффект от сокращения простоев вагонов на станции составил около 5 млн. руб., от снижения времени ожидания составов локомотивами и бригадами -свыше 4 млн. руб.

Естественно, широкое внедрение гибких, автоматизированно управляемых, технологических процессов позволит получить масштабный эффект от активизации динамических резервов транспортной системы, сокращения межоперационных простоев, а значит, и числа вагонов в обороте, уменьшения потерь на стыке транспорт - производство.

Заключение

1. В результате проведенных исследований можно констатировать следующее. Решена крупная, имеющая важное народнохозяйственное значение, научная проблема создания гибкой, управляемой технологии функционирования железнодорожного транспорта на базе систем автоматизированного управления транспортными потоками, включая методологию построения двухуровневых АСУ, комплекс динамических моделей оптимизации структуры потоков и

взаимодействия в производственно-транспортных системах и информационных технологий на этой основе.

2. Высокая динамика экономических и транспортных связей и возросшая роль экономических критериев резко повышают требования к поструйному управлению грузопотоками и вагонопотоками. Требуется более динамичная, более гибкая технология перевозок. Это с необходимостью ставит задачу широкого внедрения систем автоматизированного управления, а также масштабной работы по созданию информационно-вычислительной инфраструктуры для обеспечения их работы. Необходимо организовать взаимосвязанную работу ряда крупных, территориально удаленных вычислительных центров железных дорог между собой и с главным вычислительным центром ОАО РЖД, а также тысячами АРМов и пунктов автоматического съема информации. Это потребовало разработки новых подходов к организации баз данных и построению сетей передачи данных.

3. Разработана гибкая, управляемая технология работы железнодорожного транспорта в современных, более динамичных условиях. Показано, что гибкая технология активизирует динамические резервы транспортной системы, которые по функции заменяют фактические (статические) резервы вагонов, локомотивов, путей без потери устойчивости работы.

4. Разработана технология организации согласованного подвода массовых грузов крупным потребителям на базе метода динамического согласования производства и транспорта. Ее частичное внедрение позволило доказать ее высокую эффективность, в том числе за счет сокращения страховых запасов сырья, сокращения числа вагонов в обороте и снижения их простоев, сокращения числа резервных путей. Технология может быть использована в нескольких десятках крупных транспортно-производственных систем страны, а также при организации подвода грузов к морским портам и пограничным переходам.

5. Разработана гибкая, автоматизированно-управляемая технология подвода порожняка к местам массовой погрузки. Технология строится на расчете динамической структуры потоков с помощью метода динамического

согласования производства и транспорта. Учитывается, что на момент начала расчета часть потоков находится в пути. Перерасчет может быть произведен в любое время. Разработан способ корректировки ритмов отправления, если с учетом параметров схемы путевого развития не обеспечиваются ритмы погрузки. Разработана система автоматизированного прогноза зарождения порожняка в зависимости от структуры груженых потоков и состояния фронтов выгрузки.

6. Разработана технология автоматизированного управления поездообразованием на сортировочных станциях. Предложены методология построения автоматизированной системы для этого, выбора моделей и их работы, а также взаимодействие системы с существующей информационной средой. Внедрение системы показало, что сокращаются простои составов и локомотивов, а также непроизводительные ожидания бригад.

7. Разработана методология управления локомотивным парком на полигоне обращения. Во взаимодействии с системами управления поездообразованием на сортировочных станциях полигона система автоматизированного расчета маршрутов движения локомотивов позволяет гармонизировать процессы накопления составов, подвода и подготовки локомотивов, при этом улучшается использование последних и сокращается резервный пробег.

8. Анализ показал, что существующие АСУ являются, по сути, информационными системами. Разработана методология построения систем автоматизированного управления грузо- и вагонопотоками, а также локомотивным парком. Сис1емы следует строить как двухуровневые - верхний уровень на базе оптимизационных потоковых моделей, нижний - на базе имитационных. Сформулированы принципы выбора моделей и характер их взаимодействия в управляющей системе. Предложена технология автоматизированного построения моделей с отображением в них технологических, информационных и управляющих операций.

9. Сформулированы современные требования к построению информационной среды как основы для функционирования систем автоматизированного управления. Информационная среда должна строиться в

виде единой модели перевозочного процесса. Сформулированы принципы ее построения, структура информационных потоков и баз данных, параметры взаимодействия информационных систем с управляющей системой. Информация должна поступать с АРМов и устройств автоматики, оперативные базы данных должны быть распределенными (дорожными), синхронизованными с сетевой.

10. На базе анализа мирового и отечественного опыта сформулированы принципы построения вычислительной инфраструктуры для сети дорог. Распределенная сеть вычислительных комплексов (ИВЦ) с оптоволоконной связью позволяет эффективно перераспределять вычислительную работу и повышает надежность всей системы. Сформулированы принципы взаимодействия дорожных ИВЦ с ГВЦ. Обоснована необходимая модернизация существующих комплексов.

11. Предложена методология расчета, а также повышения функциональной надежности информационно-управляющих систем на железнодорожном транспорте с учетом возможных отказов и сбоев в вычислительных и информационных сетях. Здесь учитывается функциональная важность сбоев. Предложено создавать в информационных системах специальные средства отказоустойчивости.

12. Разработан новый подход оценки эффективности информационно-управляющих систем с помощью имитационного моделирования. Показана сущность информационного эффекта как результата повышения упорядоченности сис1емы. Введено понятие отказов транспортной связи в экономическом смысле. Показана высокая эффективность гибкой, автомат изированно управляемой технологии перевозок. Проведен анализ результатов частичного внедрения разработанных информационных технологий, которые создают основу для более эффективной работы железнодорожного транспорта в современных динамичных условиях и лучшего его взаимодействия с отправителями, крупными получателями груженых и порожних потоков, морскими и речными портами.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Мишарин A.C. Информатизация железнодорожного транспорта в условиях рыночной экономики //Международный журнал «Проблемы теории и практика управления», 2003. - № 3.- С. 44-51.

2. Мишарин А.С Имитационная система для построения двухуровневых АСУ железнодорожным транспортом // РАН «Автоматика и телемеханика».-М.-2003. -№ 8. -С. 172-184.

3. Misharin A.S. Simulation System to Design Two-Level Computer-Aided Railway Control Systems //Automation and Remote Control, 2003. - volume 64, number 8. - pages 1354-1363.

4. Мишарин A.C. Информатизация - важнейшее средство повышения эффективности работы отрасли // Железнодорожный транспор.-М.-, 1999. - № 9. - С. 19-23.

5. Мишарин A.C. Информационные технологии - магистральный путь развития отрасли // Железнодорожный транспорт.-М.- 1999. - № 5. - С. 2-5

6. Мишарин А С Оптимальное управление транспортными связями: АСУ, ЦСУ // Железнодорожный транспорт.-М,- 2000. - № 11. - С. 3-6.

7 Мишарин A.C. Информационные технологии - главное условие совершенствования управления перевозками: (ЦУП МПС, ЦУПР, ОЦ; единая модель перевозочного процесса) главное условие совершенствования управления // Железнодорожный транспорт.-М.- 2001. - № 6. - С.12-18. 8. Мишарин A.C. Приоритетные инвестиционные программы отрасли // Железнодорожный транспорт,-М,- 2001. - № 3. - С. 2-9.

9 Мишарин A.C. Основные направления развития научно - технического прогресса отрасли (Информационные технологии) // Железнодорожный транспорт.-М.- 2000. - № 3. - С. 2-11.

10 Мишарин А С. Электронный комплекс для контроля параметров движения // Железнодорожный транспорт -М.- 1996 - № 11. - С. 75-82.

11. Мишарин A.C. Развитие информационных и телекоммуникационных систем железнодорожного транспорта И Автоматика, связь, информатика -М.-2001. -№ 7.-С. 2-4.

12. Мишарин A.C. Развитие информатизации на Российских железных дорогах // Бюллетень ОСЖД (Организации Содействия Железным Дорогам).-М.-2001. -№ 1. - С. 2-9.

13. Мишарин A.C. Основные направления реорганизации (структуры управления Свердловской железной дороги) И Железнодорожный транспорт.-М,-

1997.-№ 5.-С. 38-41.

14. Мишарин A.C. Главный критерий - экономичность // Железнодорожный транспорт.-М,- 1997. - № 5. - С. 26-27.

15. Мишарин A.C. Плод коллективного труда: О подготовке проекта Концепции развития структурной реформы па железнодорожном транспорте // Железнодорожный транспорт.-М.- 2000. - № 9. - С. 12-14.

16. Мишарин A.C. Ресурсосбережение на железнодорожном транспорте // «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте» Железнодорожный транспорт.-М.- 2000. - № 10. - С. 3-18.

17. Мишарин A.C. Ресурсосберегающие технологии // Железнодорожный транспорт.-М,- 2001. - № 9. - С.12-18.

18. Мишарин A.C. Эффективность и обоснованность инвестиционной политики // Железнодорожный транспортам,- 2001. - № 10. - С 2-3

19. Мишарин A.C. Научно - технический прогресс как инструмент реформирования отрасли // Железнодорожный транспорт' вчера, сегодня, завтра-Специальный выпуск.-М.- 2001. - С. 16-17; 22-23.

20. Мишарин А С. Решая масштабные задачи // Железнодорожный транспорт.-М,- 2003. - № 9. - С. 6-20.

21. Мишарин A.C. Сравнительный анализ конкурентоспособности железнодорожного и автомобильного транспорта по грузовым перевозкам // Вестник Академии Транспорта, Уральское межрегиональное отделение.- Курган,

1998.-С. 113-116.

22. Мишарин A.C. Революция на железной дороге. О новых информационных технологиях // За рубежом.-М,- 1999. - ноябрь № 43. - спец.вып.

23. Мишарин A.C. Влияние информатизации на эффективность работы железнодорожного транспорта // Современные проблемы экономики и управления на железнодорожном транспорте, Тезисы доклада научно- техн. конференции , 18-19 марта,- М.- 1999. - С. 2-3.

24. Мишарин A.C. Внедрение информационных технологий и развитие телекоммуникационных сетей на железнодорожном транспорте // Информационные технологии на железнодорожном транспорте «Инфотранс-99»: Материалы 4-й международной научно - практической Конференции, Санкт-Петербург, 27-30 октября 1999г.: ПГУПС.-СП6.-1999. - С. 5-18.

25. Мишарин A.C. Информатизация - фундамент новых технологий // Автоматика, связь, информатика.-М,- 1999,- №5. - С. 2-5.

26. Мишарин A.C. Информатизация на железной дороге // Партнер.-М.- 1999. -№ б. - С. 22-23.

27. Мишарин A.C. Информационные технологии - магистральный путь развития железнодорожного транспорта // Connect! Мир связи.-М.- 1999. - №4. -С. 10-13.

28. Мишарин A.C. Новые технологии на транспорте: (техническая политика МПС) //Деловые люди.-М,- 2000. №1-2. - С. 50-51.

29. Мишарин A.C. Развитие информатизации на Российских железных дорогах // «Информационные технологии на железнодорожном транспорте», октябрь 2000г. в Санкт- Петербур! е, Автоматика, связь, информатика, 2000. - № 11. - С. 3-6.

30. Мишарин A.C. Ставка - на информатизацию отрасли Н Партнер.-М.- 2001. -№ 9. - С. 8-9.

31. Мишарин A.C. Основные направления структурной реформы на железнодорожном транспорте // Экономика железных дорог.-М.- 2001. - № 6. -С. 7-20.

32. Мишарин А.С. Развишя информационная среда - основа новых технологий на железнодорожном транспорте II Автоматика, связь, информатика.-М,- 2001 -№ 12. - С. 2-4.

33. Мишарин АС. Оптимизация управления грузо- и вагонопотоками на базе автоматизированных управляющих систем. // Наука и техника транспорга.-М.-2004. -№1,-С.

34. Мишарин А.С. Двухуровневая модель управления грузопотоками на железнодорожном транспорте / П.А.Козлов, А.С. Мишарин. // Известия РАН. Теория и системы управления,- М.- 2002. - № 5. - С. 136-145.

35. Kozlov Р.А., Misharin A.S. A Two-Level Model for the Management of Railrosd Goods Transportation // Journal of Computer and Systems Sciences International (A Journal of Optimization and Control), volume 41, number 5, September-October 2002. - p. 803-812.

36. Мишарин А.С. Служба информационных технологий: цели, задачи, опыт / А.С. Мишарин, В.Н. Зайцев // Железнодорожный транспорт.- М.-1997. - № 5. -С. 19-22.

37. Мишарин А.С. Исследование эффективности информационного обеспечения сортировочных станций / П.А. Козлов П.А., А.С. Мишарин // Вестник Академии Транспорта, Уральское межрегиональное отделение..-Курган, 1998 .-С. 80-84.

38. Мишарин А.С. Об оценке эффективности информатизации / П.А. Козлов, А.С. Мишарин // Железнодорожный транспорт сегодня и завтра: Тезисы докладов юбилейной научно-технической конференции,- МПС РФ: УрГАПС,-Екатеринбург, 1998.-4.1.-С. 115-116.

39. Мишарин А.С. Железные дороги России от реформы к реформе / А.С. Мишарин, Н.Е. Аксененко, Б.М. Лапидус // Транспорт.-М.- 2001.- 335 стр.

40. Мишарин А.С.. Функциональная надежность информационно-управляющих систем на федеральном железнодорожном транспорте

/ А.С. Мишарин, И.Б. Шубинский // Известия РАН. Теория и системы управления,-М,- 2004. -№1. -С. 155-162.

41. A.S. Misharin and I.B. Shubinski. Functional Reliability of Information Control Systems for Federal Railway Transport. // Journal of Computer and Systems Sciences International (a Journal of Optimization and Control), 2004. - Volume 43, number 1. -p. 145-151.

Мишарин Александр Сергеевич

Организация эффективного функционирования железнодорожного транспорта на основе современных информационных технологий

Специальности: 05.02.22 - Организация производства (транспорт) 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (транспорт)

Автореферат на соискание ученой степени доктора технических наук

Формат 60x84/16. Объем 2,5. Тйр. 100 Зак.1046 Бумага писчая № 0 ВНИИАС МПС России

109029, г. Москва, ул. Рабочая, д.78

?

г

*

»

0

1

i

t

I

f

*

»17670

РНБ Русский фонд

2006-4 14875

Введение.

Глава 1. Модели управления транспортными потоками.

1.1. Принципы оптимального управления транспортными потоками и методы формализации процессов управления.

1.2. Динамические резервы транспортной системы.

1.3. Структура управляющей системы.

1.4. Постановка динамических транспортных задач.

1.4.1. Динамическая транспортная задача с задержками.

1.4.2. Динамическая транспортная задача с управляемыми задержками.

1.4.3. Многопродуктовая динамическая транспортная задача с задержками (триаксиальная).

1.5. Метод динамического согласования производства и транспорта.

1.6. Методы имитационного моделирования транспортных систем.

1.7. Методы и средства автоматизации процессов построения моделей транспортных систем.

1.7.1. Автоматизированное построение потоковой модели.

1.7.2. Автоматизированное построение имитационной модели.

Выводы к главе 1.

Глава 2. Организация согласованной доставки массовых грузов и управление потоками порожняка.

2.1. Согласованная доставка массовых грузов.

2.2. Постановка задачи согласованной доставки.

2.2.1. Бизнес - логика согласованной доставки.

2.2.2. Планирование согласованной доставки.

2.2.3. Расчёт плана согласованной доставки как решение динамической транспортной задачи с задержками.

2.2.4. График оборота вертушек.

2.2.5. Тестирование плана согласованной доставки на имитационной модели.

2.2.6. Постановка задачи на имитационное моделирование.

2.2.7. Внешнее описание имитационной модели.

2.2.8. Внутреннее описание модели.

2.2.9. Архитектура компонент имитационной модели.

2.2.10. Управление согласованной доставкой.

2.2.11. Слежение и контроль.

2.2.12. Компенсация отклонений.

2.3. Поструйное управление потоками порожняка.

2.3.1. Общая постановка задачи.

2.3.2. Вычисление оптимального плана регулирования парков порожних вагонов.

2.3.3. Построение имитационной модели полигона управления.:.

2.3.4. Практическая реализация предлагаемых решений.

2.3.5. Прогноз зарождения порожняка на сети.

2.3.6. Фрагмент КИХ «Движение поездов».

2.4. Технология оперативного регулирования парков порожних вагонов на сети.

Выводы к главе 2.

Глава 3. Управление поездообразованием и парком локомотивов на полигоне.

3.1. Динамическая модель поездообразования.

3.1.1. Структура автоматизированной системы управления поездообразованием.

3.1.2. Подсистема предварительного расчета поездообразования.

3.1.3. Подсистема окончательного расчета поездообразования.

3.2. Оптимизация управления локомотивным парком на полигоне.

3.2.1. Методология автоматизированного управления.

3.2.2. Характеристика полигона.

3.2.3. Функции автоматизированной системы управления локомотивным парком на полигоне.

3.2.4.Требования к автоматизированной системе.

3.2.5. Методология автоматизированного управления локомотивным парком.

3.2.6. Функциональный состав автоматизированной системы.

Выводы к главе 3.

Глава 4. Принципы информатизации производственных процессов и функциональная надежность систем управления перевозками на железнодорожном транспорте.

4.1. Принципы информатизации производственных процессов.

4.1.1. Информатизация как фактор повышения эффективности управления сложными производственными комплексами.

4.1.2. Особенности стоимостной оценки инвестиционных проектов информатизации технологий на железнодорожном транспорте.

4.2. Функциональная надежность систем управления перевозочным процессом на железнодорожном транспорте.

4.2.1. Особенности структуры и функционирования систем управления перевозочным процессом.

4.2.2 Теория функциональной надежности систем управления перевозочным процессом.

4.2.3. Методы аналитического расчета и обеспечения функциональной надежности систем управления перевозочным процессом.

4.2.4. Граничные условия применимости средств защиты от функциональных отказов в информационно-управляющих системах.

Выводы к главе 4.

Глава 5. Организация информационных потоков в задачах управления перевозочным процессом.

5.1. Анализ состояния систем управления перевозочным процессом на железнодорожном транспорте.

5.1.1. Инфраструктура информатизации железнодорожного транспорта.

5.1.2. Информационные системы на железнодорожном транспорте.

5.2. Анализ загрузки действующих информационно-управляющих систем и опыта автоматизации управления на железных дорогах.

5.2.1. Развитие вычислительной инфраструктуры и требования к аппаратной платформе.

5.2.2. Динамика роста количественных показателей функционирования прикладных подсистем и задач.

5.2.3. Динамика наращивания ресурсов вычислительных комплексов ГВЦ и ИВЦ дорог.

5.2.4. Анализ загрузки имеющихся вычислительных ресурсов.

5.2.5. Рост нагрузки на вычислительные комплексы с развитием информационной среды.

5.2.6. Требования новых технологий и задач управления перевозочным процессом к развитию вычислительной инфраструктуры железнодорожного транспорта.

5.2.7. Базовые основы расчета.

5.2.8. Основы расчета производительности информационно-вычислительных комплексов.

5.3. Архитектура информационной среды управления перевозочным процессом.

5.4. Общие требования к системным программным средствам.

5.5. Организация модернизации информационно-управляющих систем на железнодорожном транспорте.

5.5.1. Организация информационных потоков.

5.5.2. Единая модель перевозочного процесса (ЕМПП).

5.5.3. Модернизация вычислительной инфраструктуры.

5.5.4. Модернизация системы взаимодействия вычислительных комплексов.

5.5.4.1. Требования к телекоммуникационным сетям связи как базе реализации информационных технологий.

5.5.4.2. Принципы построения и организация системы взаимодействия.

5.5.4.3. Расчет надежности взаимодействия территориально удаленных вычислительных комплексов.

5.5.4.4.0ценка надежности взаимодействия территориально удаленных комплексов единой информационно-управляющей системы ¡железнодорожного транспорта.

Выводы к главе 5.

Глава 6. Результаты внедрения методологии и автоматизации управления транспортными потоками, их эффективность.

6.1. Сущность экономического эффекта от повышения управляемости системы и методы его оценки.

6.2. Оценка влияния на эффект от информатизации случайных факторов и уровня загрузки устройств.

6.3. Влияние предварительной информации на число вертушек по перевозке массовых грузов.

6.4. Экспертная оценка информатизации процессов на полигоне.

6.5. Расчет эффекта от управляемого подвода грузов к морским портам.

6.6. Эффективность организации автоматизированного управления согласованной доставкой массовых грузов крупным потребителям.

6.7. Эффективность внедрения системы автоматизированного управления поездообразованием.

Выводы по главе 6.

Состояние проблемы и постановка задачи исследования

Рыночная экономика существенно меняет условия работы железнодорожного транспорта.

Первое. Возросла динамика экономических связей, а с ними и направления грузопотоков. Следовательно, нужна более динамичная управляемая технология перевозок.

Второе. По сути, меняется основная задача транспорта. Теперь это не просто «перевозки» с оценкой по объемным показателям, а «обеспечение надежных и эффективных транспортных связей». Значит, возрастает внимание к потерям на стыке «транспорт - производство», а они значительны. Несогласованный подвод приводит к созданию значительных запасов грузов, вынуждает иметь двойные и тройные резервы перерабатывающей способности грузовых фронтов.

Значительно меняется и характер управления грузовыми перевозками.

Во-первых, необходимо более «тонкое», поструйное управление грузопотоками и вагонопотоками - согласованный подвод грузов к портам, пограничным переходам и крупным потребителям, подвод порожняка определенного типа в соответствии с ритмами погрузки, ускоренный пропуск определенных струй в зависимости от ситуации.

Во-вторых, резко возрастают требования к рациональности принимаемых решений. Если смотреть в динамике, то решения диспетчеров дорожного и сетевого уровня многовариантны. Вследствие сильной структурной и функциональной связности последствия решений для диспетчера трудно обозримы. И ему уже невозможно в приемлемые сроки рассмотреть множество вариантов и выбрать наилучший.

Таким образом, назрела необходимость в создании систем автоматизированного управления потоками. Они должны помочь диспетчерам повысить эффективность принимаемых решений.

Существующие АСУ являются, по сути, информационными системами. Наступил этап перехода к информационным технологиям на базе автоматизированного управления.

В решение проблемы разработки и использования информационных технологий внесли весомый вклад ученые А.П. Петров, Е.М. Тишкин, Е.А. Сотников, В.А. Буянов, Ю. В. Дьяков, C.B. Дувалян, П.А. Козлов, А.Ф. Осьминин, В.А. Шаров, А.Ф. Бородин, A.B. Кутыркин и др.

В главах диссертации приводится содержательный анализ вклада ученых в решение поставленных задач и отражается новизна авторских предложений по дальнейшему совершенствованию методологических принципов и технологических решений в области управления транспортными потоками, поездообразования, и парком локомотивов, согласованной доставки массовых грузов и функциональной надежности систем управления.

Предпосылки для перехода к автоматизированному управлению есть. Во-первых, загрузка дорог упала почти вдвое и есть возможность поструйного управления потоками. Во-вторых, создана мощная информационная среда, на которую могут опираться управляющие системы.

Создана система интегрированной обработки дорожной ведомости (ИОДВ), обеспечивающая формирование и ведение информационной базы перевозочных документов [10]. На базе АСОУП, Автоматизированной системы ведения и анализа графика исполненного движения (ГИД Урал-ВНИИЖТ) и других выполненных разработок внедряются единые диспетчерские центры управления (ЕЦДУ).

Автоматизированы расчеты плана формирования поездов для всех сортировочных станций, графика движения пассажирских поездов с выдачей результатов на графопостроители, внедрена система интегрированной обработки маршрута машиниста ИОММ.

В 1995г. начата разработка первой очереди автоматизированной системы ДИСПАРК [11, 12].

В 2001г. с участием автора была разработана Комплексная программа оптимизации эксплуатационной работы сети железных дорог России на период до 2010г., которая была принята Постановлением Коллегии МПС №5 от 27-28 апреля 2001г. [13].

В настоящее время создана и эксплуатируется комплексная информационно-вычислительная сеть железнодорожного транспорта России, построенная на основе сетевых технологий. Связанные мощной вычислительной сетью ГВЦ и ИВЦ железных дорог работают как единая система с динамическим перераспределением вычислительной работы.

На современном этапе традиционно выделяются следующие основные функции управления железнодорожным транспортом:

• управление перевозочным процессом;

• управление маркетингом, экономикой и финансами;

• управлением инфраструктурой;

• управлением непроизводственной сферой.

Для управления перевозочным процессом созданы и успешно развиваются информационные системы для управления перевозками (АСОУП), вагонным парком (ДИСПАРК), локомотивами (ДИСТПС) и др. [13]. АСОУП является базовой системой отрасли в области управления перевозочным процессом [10].

Входной поток информации системы отражает данные обо всех основных событиях с грузами, вагонами, поездами, локомотивами и локомотивными бригадами на железных дорогах России.

Система открыла широкие возможности для совершенствования управления эксплуатационной работой дорог. Ряд прикладных задач системы позволил контролировать соблюдение технологической дисциплины.

АСОУП является также общесистемной средой дорожных ИВЦ. На ее базе реализовывались и создаются все автоматизированные технологии.

ДИСПАРК - новая автоматизированная система управления парком грузовых вагонов [11,14]. Она основана на создании достоверных пономерных моделей дислокации и состояния вагонов на уровне сети и железных дорог.

Внедрение первой очереди ДИСПАРК в постоянную эксплуатацию с 1 июля 2000г. позволило: отменить ручной учет и обработку данных; ускорить сроки доставки грузов в среднем на 10%; сократить расходы на ремонт на 20%; сократить число внеплановых ремонтов на 50% [15].

Разработана и внедряется новая система расчета качественных показателей работы вагонных парков на основе пономерного учета. Система позволяет также получить составляющие оборота вагона (на станции, в движении, груженый, порожний) [16].

Создание информационно-управляющих систем и формирование сети центров управления на дорожных и сетевым уровнях требуют разработки новых методов управления локомотивным парком [12,17]. С этой целью ведется разработка и внедрение автоматизированной системы управления тяговыми ресурсами (ДИСТПС).

Оптимизация составления регулировочных мер по локомотивному парку позволит при их реализации в рамках создания ДИСТПС сократить простои составов в парках отправления сортировочных и участковых станций и резервные пробеги локомотивов.

В настоящее время на РЖД завершается второй этап создания новой Автоматизированной системы управления контейнерными перевозками ДИСКОН. [18].

Контейнерная модель функционирует как составная часть единой модели перевозочного процесса АСОУП и информационно взаимосвязана с вагонной, поездной и отправочной моделями дороги.

Электронный документооборот при перевозках грузов обеспечивается «Автоматизированной информационной системой организации перевозок грузов по безбумажной технологии с использованием электронной накладной (АИС ЭДВ)» [19].

Центральным элементом АИС ЭДВ является электронное досье перевозки.

В ближайшей перспективе предполагается обеспечение электронного взаимодействия с автоматизированными системами клиентов железнодорожного транспорта.

В ходе реализации структурной реформы железнодорожного транспорта, стала очевидной необходимость системного подхода к существующим прикладным программам при обеспечении вертикальной системы управления проектами [23].

Первая успешная попытка такого системного подхода была предпринята еще в 1997г., когда в отрасли возник проект создания Единой корпоративной автоматизированной системы управления финансами и ресурсами (ЕК АСУФР).

В настоящее время эффективное управление производственной и хозяйственной деятельностью компаний в условиях жесткой конкуренции на рынке транспортных услуг возможно только на основе применения наиболее современных технологий сбора, хранения, обработки и отображения больших объемов самой разнообразной информации.

Изучение и анализ мирового опыта представляются необходимыми при выработке и принятии стратегических решений. Наибольший интерес представляет опыт крупнейших железнодорожных компаний мира [55-62].

С учетом этого, в таблице 1 представлен обзор опыта успешного достижения целей автоматизации управления и информационного обслуживания в крупных железнодорожных компаниях.

В ГВЦ создано и развивается Корпоративное информационное хранилище (КИХ), предназначенное объединить и хранить как единое целое предварительно обработанную информацию из оперативных систем железнодорожного транспорта [25].

Переход от информационных систем к системам автоматизированного управления требует разработки новых подходов к моделям принятая решений и построению информационной среды [90-106, 110-123].

Важное и интересное исследование по выбору и применению математических моделей для автоматизированного управления на железнодорожном транспорте выполнено A.B. Кутыркиным [149]. Особенно для ситуаций, когда трудно найти строгое решение. Рассмотрен набор задач, где эти модели могут быть использованы. Однако они не захватывают весь спектр проблем. В частности, расчет оптимальной динамической структуры потоков, согласование в динамике ритмов транспорта и производства, автоматизированное планирование поездообразования и управление локомотивным парком.

В данной работе акцент делается не на модели, а на новые технологии на их основе.

Целью диссертации является разработка гибкой технологии перевозок на основе систем автоматизированного управления нового поколения. Гибкие формы основных технологических процессов создают базу для организации эффективного функционирования железнодорожного транспорта в динамичных рыночных условиях. Информационные технологии должны основываться не на существующих АСЦ, которые являются, по сути, информационными системами и сохраняют ручное.управление. Необходимы новые системы автоматизированного управления транспортными потоками (потоками грузов, вагонов, контейнеров, локомотивов), которые автоматизировали бы и процессы принятия решений диспетчеров разного уровня.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: сформулировать принципы оптимального управления транспортными потоками; разработать методологию построения систем автоматизированного управления и выбора моделей для них; создать основные технологические формы эффективного, автоматизированно управляемого, функционирования железнодорожного транспорта, в том числе согласованного подвода грузов потребителям, управления многоструйными потоками порожняка, управления поездообразованием и гармонизации ритмов накопления составов, подвода локомотивов и прибытия бригад; разработать принципы построения информационной среды и вычислительно-телекоммуникационной инфраструктуры для решения поставленных технологических задач: создать методологию расчета функциональной надежности автоматизированно управляемой технологии железнодорожного транспорта; показать сущность системного эффекта от применения современных информационных технологий.

Разработанные в диссертации методология эффективного функционирования железнодорожного транспорта на базе информационных технологий, включая принципы построения систем управления транспортными потоками и выбор моделей для них, методологию построения информационной среды для этого, а также новые технологические процессы на базе информатизации вошли составной частью в создание современной технологии работы железных дорог и утверждены в нормативных документах, постановлениями Коллегии МПС РФ [150-152] и указаниями МПС РФ [153-155]. Они неоднократно обсуждались и были одобрены на заседаниях Научно-технического совета МПС РФ [см.,например, 156].

Таблица 1

Наименование компании Основные показатели деятельности Цели автоматизации Основные применяемые компоненты и технологии

Аппаратные и системные Прикладные

1 Union Протяженность Система Серверы IBM IBM DB2 for

Pacific путей -38654 управления 9672 PY5, OS/3 90 CICs

Railroad миль, число перевозками ТС S IBM RS/6000. Transaction

США) работающих - (transport control HP, SUN 10000 Server

51905, system) Создание Операционные Информационколичество хранилища системы ная система локомотивов - данных (Data OS/390, AIX. TCS,

6847. Warehouse) для HP-UX, Solaris обеспечиваюколичество деловой Эквивалент щая грузовых интеллектуальной суммарной управление вагонов, системы мощности - перевозками, находящихся в поддержки более 4000 была собственности принятия решений MIPS Системы разработана или аренде, - Электронная хранения более 30 лет

157090. коммерция данных назад

CRM корпорации собственными

SCM ЕМС силами.

Компания продолжает не только поддерживать, но и развивать данное приложение, разрабатывая и интегрируя в него функции электронной коммерции, хранилища данных и др.

Таблица 1 (продолжение)

2 KCSR Протяженность Отслеживание Серверы IBM IBM HTTP

США) путей - 1711 местонахождения 9672 Parallel Server for миль в 6-ти грузов клиентами Sysplex (980 OS/390 штата/ США, в режиме MIPS) CICS перевозка до 1 реального Операционные Transaction млн. времени системы MVS, Server, IBM контейнеров и Автоматизация OS/390 DB2 for OS/390 платформ в год подготовки CICs Web между США, накладных на Interface

Канадой и грузы Lotus Notes

Мексикой Электронная коммерция

Решение

Проблемы 2000

3 SNFC Число Контроль Серверы IBM IBM

Франция] сотрудников - платежей 9672 WebSphere

186000, Создание ОС 03/390 Application перевозка до хранилища Серверы Server

800 тыс. данных (Data приложений IBM HTTP пассажиров и Warehouse) для открытых Server for

135 млн тонн деловой систем OS/390 груза в год, интеллектуальной (эквивалент IBM VisualAge управляет системы суммарной for Java государствен- поддержки мощности IBM DB2 for ными ж.д. принятия более 3000 OS/390

Франции и решений MIPS) более чем 400 Электронная дочерними коммерция компаниями Миграция от эмуляции терминалов 3270 к архитектуре клиент-сервер»

4 BNSF Протяженность Интеграция Серверы IBM MQSeries

США) путей - 34000 прикладных 9672, RS/6000 Интеграция миль в 28-ми систем ОС MVS, AIX, существующих штатах США и отслеживания OS/2 приложений

2-х провинциях местонахождения различных

Канады, число вагонов и грузов платформ. сотрудников - Разработка более 44500 новых приложений не выполнялась

Таблица 1 (продолжение)

5 CNR (Канада) Протяженность путей - 1 7000 миль в Канаде и 3600 миль в США, обслуживание 5 главных портов Канады Создание деловой интеллектуальной системы на основе хранилища данных (Data Warehouse) Серверы S/390 ОС OS/390 IBM DB2 for OS/390 Business Intelligence Solution: Data Warehouse

6. Italian Rail (Италия) Компания управляет почти всей сетью железных дорог на территории Италии, включая крупные острова страны, протяженность путей - около 16000км Внедрение автоматизированной системы резервирования билетов (проект SIP АХ) Серверы S/390 (1700 MIPS) ОС MVS, Transaction Processing Facility (TPF) IBM DB2 for OS/390

Выводы по главе 6

1. Информатизация производственных процессов и автоматизация процессов управления транспортными потоками повышают гибкость транспортной системы и ее управляемость. При этом активизируются, так называемые, динамические резервы, которые заменяют без потери устойчивости фактические резервы вагонов и путей. Использование динамических потоковых моделей повышает эффективность диспетчерских решений и позволяют гармонизировать отдельные процессы.

2. Эффект от внедрения автоматизированного управления производственными процессами зависит от многих факторов, в том числе от взаимодействия случайных процессов, уровня загрузки устройств, степени соответствия структуры потоков, инфраструктуры и технологии работы. Поэтому их трудно рассчитать по формуле. Необходимо применять имитационное моделирование.

3. Согласованный подвод грузов к морским портам существенно сокращает простои вагонов в ожидании выгрузки и число «брошенных» поездов.

4. Согласованный подвод массовых- грузов крупным потребителям сокращает число составов в обороте и снижает запасы грузов у получателя без потерь для надежности обслуживания. Это наглядно доказала система автоматизированного управления подводом сырья с двух дорог на Череповецкий металлургический комбинат.

5. Внедрение системы автоматизированного планирования поездообразования позволяет снизить простой составов в ожидании локомотивов и наоборот. Это продемонстрировало внедрение такой системы на станции Свердловск - сортировочный. Однако необходимо внедрять автоматизированное управление локомотивным парком на полигоне, что совместно с системами автоматизированного планирования поездообразования даст значительно больший эффект. При расчете рациональных маршрутов движения локомотивов на полигоне обращения следует применять оптимизированные модели типа метода динамического согласования.

Заключение

1. В результате проведенных исследований можно констатировать следующее. Решена крупная, имеющая важное народнохозяйственное значение, научная проблема создания гибкой, управляемой технологии функционирования железнодорожного транспорта на базе систем автоматизированного управления транспортными потоками, включая методологию построения двухуровневых АСУ, комплекс динамических моделей оптимизации структуры потоков и взаимодействия в производственно-транспортных системах и информационных технологий на этой основе.

2. Высокая динамика экономических и транспортных связей и возросшая роль экономических критериев резко повышают требования к поструйному управлению грузопотоками и вагонопотоками. Требуется более динамичная, более гибкая технология перевозок. Это с необходимостью ставит задачу широкого внедрения систем автоматизированного управления, а также масштабной работы по созданию информационно-вычислительной инфраструктуры для обеспечения их работы. Необходимо организовать взаимосвязанную работу ряда крупных, территориально удаленных вычислительных центров железных дорог между собой и с главным вычислительным центром ОАО РЖД, а также тысячами АРМов и пунктов автоматического съема информации. Это потребовало разработки новых подходов к организации баз данных и построению сетей связи.

3. Разработана гибкая, управляемая технология работы железнодорожного транспорта в современных, более динамичных условиях. Показано, что гибкая технология активизирует динамические резервы транспортной системы, которые по функции заменяют фактические (статические) резервы вагонов, локомотивов, путей без потери устойчивости работы.

4. Разработана технология организации согласованного подвода массовых грузов крупным потребителям на базе метода динамического согласования производства и транспорта. Ее частичное внедрение позволило доказать ее высокую эффективность, в том числе за счет сокращения страховых запасов сырья, сокращения числа вагонов в обороте и снижения их простоев, сокращения числа резервных путей. Технология может быть использована в нескольких десятках транспортно-производственных систем, а также при организации подвода грузов к морским портам и пограничным переходам.

5. Разработана гибкая, авторматизированно-управляемая технология подвода порожняка к местам массовой погрузки. Технология строится на расчете динамической структуры потоков с помощью метода динамического согласования производства и транспорта. Учитывается, что на момент начала расчета часть потоков находится в пути. Перерасчет может быть произведен в любое время. Разработан способ корректировки ритмов отправления, если с учетом параметров схемы путевого развития не обеспечиваются ритмы погрузки. Разработана система автоматизированного прогноза зарождения порожняка в зависимости от структуры груженых потоков и состояния фронтов выгрузки.

6. Разработана технология автоматизированного управления поездообразованием на сортировочных станциях. Предложена методология построения автоматизированной системы для этого, выбор моделей и их работу, а также взаимодействие системы с существующей информационной средой. Внедрение системы показало, что сокращаются простои составов и локомотивов, а также непроизводительные ожидания бригад.

7. Разработана методология управления локомотивным парком на полигоне обращения. Во взаимодействии с системами управления поездообразованием на сортировочных станциях полигона система автоматизированного расчета маршрутов движения локомотивов позволяет гармонизировать процессы накопления составов, подвода и подготовки локомотивов, при этом улучшается использование последних и сокращается резервный пробег.

8. Анализ показал, что существующие АСУ являются, по сути, информационными системами. Разработана методология построения систем автоматизированного управления грузо - и вагонопотоками, а также локомотивным парком. Системы следует строить как двухуровневые - верхний уровень на базе оптимизационных потоковых моделей, нижний - на базе имитационных. Сформулированы принципы выбора моделей и характер их взаимодействия в управляющей системе. Предложена технология автоматизированного построения моделей с отображением в них технологических, информационных и управляющих операций.

9. Сформулированы современные требования к построению информационной среды как основы для функционирования систем автоматизированного управления. Информационная среда должна строиться в виде единой модели перевозочного процесса. Сформулированы принципы ее построения, структура информационных потоков и баз данных, параметры взаимодействия информационных систем с управляющей системой. Информация должна поступать с АРМов и устройств автоматики, оперативные базы данных должны быть распределенными (дорожными), синхронизованными с сетевой.

10. На базе мирового и анализа отечественного опыта сформулированы принципы построения вычислительной инфраструктуры для сети дорог. Распределенная сеть вычислительных комплексов (ЙВЦ) с оптоволоконной связью позволяет эффективно перераспределять вычислительную работу и повышает надежность всей системы.

Сформулированы принципы взаимодействия дорожных ИВЦ с ГВЦ. Обоснована необходимая модернизация существующих комплексов.

11. Предложена методология расчета, а также повышения функциональной надежности информационно-управляющих систем на железнодорожном транспорте с учетом возможных отказов и сбоев в вычислительных и информационных сетях. Здесь учитывается функциональная важность сбоев. Предложено создавать в информационных системах специальные средства отказоустойчивости.

12. Разработан новый подход оценки эффективности информационно-управляющих систем с помощью имитационного моделирования. Показана сущность информационного эффекта как результата повышения упорядоченности системы. Введено понятие отказов транспортной связи в экономическом смысле. Показана высокая эффективность гибкой, автоматизировано управляемой технологии перевозок. Проведен анализ результатов частичного внедрения разработанных информационных технологий, которые создают основу для более эффективной работы железнодорожного транспорта в современных динамичных условиях и лучшего его взаимодействия с отправителями, крупными получателями груженых и порожних потоков, морскими и речными портами.

1. Комплексная автоматизированная система управления железнодорожным транспортом (АСУЖТ) // Под общ. ред. А.П. Петрова. М.: Транспорт, 1977. - 600 с.

2. Информационные технологии на железнодорожном транспорте // Э.К. Лецкий, В.И. Панкратов, В.В. Яковлев и др. под ред. Э.К. Лецкого, Э.С. Подцавашкина, В.В. Яковлева. М.: УМК МПС России, 2001. -668с.

3. Кулаев К.В., Тишкин Е.М. Информационная система в сфере управления. М.: Транспорт, 1976. - 68с.

4. Буянов В.А., Ратин Г.С. Автоматизированные информационные системы на железнодорожном транспорте. М.: Транспорт, 1984. -239с.

5. Автоматизированная система управления железнодорожным транспортом // А.П. Писарев и др. М., 1980. - 33с.

6. Осипов В.Т. Применение ЭВМ на железных дорогах // Отв. ред. А.Ф. Волков. М.: Наука, 1984. - 264с.

7. Информационная система для управления перевозочным процессом // Под ред. Ратина Г.С. М.: Транспорт, 1989. - 240с.

8. Поддавашкин Э.С. ГВЦ 30 лет. Годы созидания и прогресса // Автоматика, связь, информатика, 2000. - № 6. - С. 2-7.

9. Резер С.М. Управление транспортом за рубежом. М.: Наука, 1994. -315с.

10. Писарев А.П. и др. ПКТБ АСУЖТ 25 лет // Автоматика, телемеханика и связь, 1996. - № 7. - С. 31-40.

11. Тишкин Е.М. Автоматизация управления вагонным парком. М.: Интекст, 2000. - 224с.

12. Некрашевич В.И. Использование поездных локомотивов в грузовом движении // ВНИИЖТ; БелГУТ. Гомель: БелГУТ, 2001. - 270с.

13. Шаров В.А. Комплексная программа оптимизации эксплуатационной работы сети железных дорог России до 2010 года //Труды ВНИИУП МПС России. Вып. 1. М.: 2002. - С. 10-22.

14. Орлюк A.A., Баврин Г.Н. Система ДИСПАРК: функциональные возможности и эффективность // Автоматика, связь, информатика, 2002. № 4. - С. 22-24.

15. Тишкин Е.М., Згржебловский B.C., Филипченко С.А. Модель оперативного планирования регулировки порожних вагонов с учетом степени их годности под погрузку //Труды ВНИИУП МПС России. -Вып. 1.-М.: 2002.-С. 63-71.

16. Тишкин Е.М., Макаров В.М. Расчет показателей использования вагонного парка на основе пономерного учета его работы в системе «ДИСПАРК» //Труды ВНИИУП МПС России. Вып. 1. - М.: 2002. -С. 129-140.

17. Некрашевич В,И., Ковалев В.Н., Сальченко B.JI. Улучшение использования локомотивов и организация работы локомотивных бригад // Ж.-д. Транспорт. Сер. «Организация движения и пассажирские перевозки». ЭИ ЦНИИТЭИ МПС. 2001. - Вып. 4. -38с.

18. Крестинин A.B., Козлов Ю.Т. Перспективы развития системы ДИСКОН // Информационные технологии на железнодорожном транспорте: Материалы шестой международной научно-практической конференции Инфотранс-2001. Ростов н/Д: МП Книга. - С. 152-155.

19. Козлов П.А. Курс на комплексную автоматизацию сортировочных станций // Автоматика, связь, информатика, 2001. - № 1. - С. 6-9.

20. Соснов Д.А. Автоматизация управления перевозочным процессом на линейном уровне // Автоматика, связь, информатика, 2002. № 5. С. 26-28.

21. Мишарин A.C. Развитая информационная среда основа новых технологий на транспорте // Автоматика, связь, информатика, 2001. -№ 12. - С. 2-4.

22. Соснов Д.А. Единая информационная среда для автоматизированной системы управления перевозками грузов // Автоматика, связь информатика, 2000. № 4. - С. 5-7.

23. Вишняков В.Ф. Роль информационного хранилища в решении задач информатизации отрасли // Автоматика, связь, информатика, 2001. -№11.-С. 2-4.

24. Козлов П.А. Некоторые теоретические основы организации работы ПТС // Межвузовский тематический сборник. /Организация, эксплуатация промышленного ж.-д. транспорта./ Изд-во Калининского государственного университета, 1981. С. 58-73.

25. Козлов П.А. Динамические резервы адаптивных промышленных транспортных систем //Сб. науч. тр. /Моск. Ин-т инж. ж.-д. транспорта, 1983, Вып. 718. С. 26-38.

26. Козлов П.А. Активизация динамических резервов железнодорожного транспорта при автоматизированном управлении потоками // Сб. трудов пятой международной конференции «ИНФОТРАНС 2000». СПб. Д102, ПГУПС, 2000», С. 26-33.

27. Форд JI.P. Фалкерсон Д.Р. Потоки в сетях. -М.: Мир, 1966. 276с.

28. Миловидов СЛ., Козлов П.А. Динамическая транспортная задача с задержками в сетевой постановке //Изв. АНСССР. Техн. кибернетика, № 1,1982. -С. 211-212.

29. Миловидов С.П., Козлов П.А. Оптимизация структуры транспортных потоков в динамике при приоритете потребителей //Экономика и математические методы, 1982, t.XVIII, вып.З. С. 521-531.

30. Кривонежко В.Н., Пропой А.И. О методе решения динамических транспортных задач //Автоматика и телемеханика, № 12, 1979.

31. Блюмин С.Л., Козлов П.А., Миловидов С.П. Динамическая транспортная задача с задержками //Автоматика и телемеханика , 1984.-№5.- С. 158-161.

32. Козлов П.А., Мишарин А.С. Двухуровневая модель управления грузопотоками на железнодорожном транспорте //Известия РАН. Теория и системы управления, 2002. № 5. - С. 136-145.

33. Козлов П.А. Универсальная имитационная система транспорта «ИСТРА» // Межвузовский Сборник «Организация работы транспорта промышленных предприятий». Каланин. Издательство КГУ, 1984.

34. Мишарин А.С. Имитационная система управления грузопотоками на железнодорожном транспорте //Автоматика и телемеханика. № 8 -2003. стр. 172-184.

35. Misharin A.S. Simulation System to Design Two-Level Computer-Aided Railway Control Systems //Automation and Remote Control, 2003. -volume 64, number 8. pages 1354-1363.

36. Литвак Б.Л. Алгоритм решения динамической транспортной задачи

37. В кн.: Системы многосвязного управления. М.: Наука, 1977.

38. Раскин Л.Г., Кириченко И.О. Многоиндексные задачи линейного программирования. -М.: Наука, 1969. 347с.

39. Данциг Дж., Вулф Ф. Алгоритм разложения для задач линейного программирования // Сб. переводов «Математика», 1964. № 1. - С. 151-157.

40. Канторович Л.В., Макаров В.Л. Оптимальные модели перспективного планирования //Применение математики в экономических исследованиях // Т.З., М.: Мысль, 1965.

41. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем искусство и наука. -М.: Мир, 1978.-215с.

42. Аврамчук Е.Ф., Вавилов A.A., Емельянов C.B. и др. Технология системного моделирования // Под ред. Емельянова C.B. М.: Машиностроение, 1988. -520с.

43. Поспелов Д.А. Логико-лингвистические модели в системах управления. //М.: Энергоиздат, 1981. 232с.

44. Поспелов Д.А. Ситуационное управление: теория и практика. -М.: Наука, 1986. -288с.

45. Руководящий документ «Основные положения развития Взаимоувязанной сети связи Российской Федерации на перспективу до 2005 года. Книга 2».

46. Нечипоренко В.И. Структурный анализ систем (эффективность и надежность). М., «Сов. радио», 1977.

47. Надежность и живучесть систем связи // Под ред. Б.Я. Дудника. М.: Радио и связь, 1984.

48. Кельманс A.K. Об оценке вероятностных характеристик случайных графов. Автоматика и телемеханика, 1970.- Вып. 4. С. 98-105.

49. Гадасин В.А., Ушаков И.А. Надежность сложных информационно-управляющих систем. -М.: Сов. Радио, 1975.

50. Рябинин И.А., Черкасов Г.Н. Логико-вероятностные методы исследования надежности структурно-сложных систем. М.: радио и связь, 1981. - 264с.

51. Кузнецов О.П. Адельсон-Вельский Г.М. Дискретная математика для инженера. 2-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 480с.

52. Бородин А.Ф., Жук Е. Новая система организации грузового движения на железных дорогах Польши // Жел. дор. транспорт. Серия. Организация движения и пассажирские перевозки ЭИ/ЦНИИТЭИ -1997. - Вып. 4-х. - С. 27-34.

53. Король В.А., Бусков В.А. Эффект современных информационных технологий // Железнодорожный транспорт, 1996. № 1. - С. 73-77.

54. Dusha Klaus. Aufbau und Entricklung eines automatisierten Systems der Leitung des Anschlu bahnbetriebs //Neve Hütte, 1987. № 1. - 32-35 (нем.).

55. Chyba Andrzej. Koncepcja struktury ZSKB dla zakladow hutniczych. //Zastosowanie unformatyki w kolejowym transpotcie wewnatrzzakladouym (ZIKTW). Materialy konferencyjne, 2. Zakopane, 1987.-5-18 (пол.).

56. Bres S. Komputerowy System Ekspedycyjny w Mazowieckich Zakladach Rafineryjnych I Petrochemicznich w Plocku. // ZIKTW. Materialy Konferencyjne, 1. Zakopane, 1987. 21-36 (пол.).

57. Kacmary T. Das Informationsystem der Leitung des Transportuesens in der ostslovakischen Stahlwerken Veb. // В сб.: Informationssysteme, Leitung und Rationalisierung des Verkehrswesens in den Huttenbetrieben. Ostrava, 1984 (нем.).

58. Stanrm Reiner. Die Spedition als integrierte Funktion aer logistisehen Kette. Fordertechnik, 1986, 55. № 10. - 55-57 (нем.).

59. Comruter based processing system halts errors. // Mod. Mater. Yandl., 1986.-41, №11.-241. (англ.).

60. Липаев B.B. Надежность программного обеспечения АСУ. -М.: Энергоиздат, 1989.

61. Майерс Г. Надежность программного обеспечения. -М.: Мир, 1980.

62. Шубинский И.Б. и др. Активная защита от отказов управляющих модульных вычислительных систем. С.-Пб.: Наука, 1993.

63. Мишарин А.С., Шубинский И.Б. Функциональная надежность информационно-управляющих систем на федеральном железнодорожном транспорте //Известия РАН. Теория и системы управления, 2004. -№ 1. стр.155-162.

64. Можаев А.С. Общий логико-вероятностный метод анализа надежности сложных систем. Уч. пособие. Л.: ВМА, 1988. 68с.

65. Черкесов Т.Н., Можаев А.С. Логико-вероятностные методы расчета надежности структурно-сложных систем // В кн. «Надежность и качество изделий». М.: Знание, 1991. - С. 3-65.

66. Можаев A.C. Учебно-методическое пособие по автоматизированному структурно-логическому моделированию и расчету показателей надежности, живучести и безопасности систем на персональных ЭВМ. Спб.: BMA, 1992. - 98 с.

67. Черкесов Г.Н. Надежность технических систем с временной избыточностью // Под ред. Половко A.M. -М.: Сов. радио, 1975.

68. Панфилов И.В., Половко A.M. Вычислительные системы. -М.: Сов. радио, 1980.

69. Путинцев Н.Д. Аппаратный контроль управляющих цифровых вычислительных машин. -М.: Сов. радио, 1966.

70. Козлов П.А. От информационных систем к управляющим // Железнодорожный транспорт. 1999. - № 9. - С. 26-29.

71. Сотников Е.А. Эксплуатационная работа железных дорог. М.: Транспорт, 1986. - 254с.

72. Шаров В.А. Технологическое обеспечение перевозок грузов железнодорожным транспортом в условиях рыночной экономики. -М.: Интекст, 2001. 198 с.

73. Инструкция по определению экономической эффективности капитальных вложений на железнодорожном транспорте. М.: Транспорт, 1973. - 198с.

74. Методика определения экологической эффективности автоматизированных систем управления на железнодорожном транспорте. Утв. МПС 11.06.1985 г.

75. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования. Официальное издание Информэлектро. М., 1995. -80с.

76. Мишарин A.C. Определение эффективности мероприятий по повышению уровня информатизации железных дорог. Автореф. дисс. на соиск. уч. ст. к.э.н. М., 1999. - 29с.

77. Мишарин A.C. Главный критерий экономичность //Железнодорожный транспорт., 1997. - № 5. С. 26-29.

78. Мишарин A.C. Информатизация железнодорожного транспорта в условиях рыночной экономики //Международный журнал «Проблемы теории и практика управления», 2003. № 3.- С. 44-51.

79. Персианов В.А., Скалов К.Ю., Усков Н.С. Моделирование транспортных систем. М.: Транспорт, 1972. - 208с.

80. Методические рекомендации по повышению эффективности перевозок на основе улучшения транспортного обслуживания грузоотправителей и грузополучателей. М., 1990. - 14с.

81. Куренков П.А. Управление доставки внешнеторговых грузов в смешанном сообщении. Автореф. дисс. соиск. уч. ст. д.э.н. М., 1999. -58с.

82. Мишарин A.C. Имитационная система для построения двухуровневых АСУ железнодорожным транспортом // РАН «Автоматика и телемеханика», 2003. № 8. - С. 172-184.

83. Мишарин A.C. Электронный комплекс для контроля параметров движения // Железнодорожный транспорт , 1996. №11. - С. 75-82.

84. Мишарин A.C., Ногинов И.С., Бердин A.C. Электронный комплекс для контроля параметров движения локомотива // Железнодорожный транспорт, 1996. № 11. - С. 34-38.

85. Мишарин A.C., Зайцев В.Н. Служба информационных технологий: цели, задачи, опыт // Железнодорожный транспорт, 1997. № 5. - С. 19-22.

86. Мишарин A.C. Основные направления реорганизации (структуры управления Свердловской железной дороги) // Железнодорожный транспорт, 1997. № 5. - С. 38-41.

87. Мишарин A.C. Информатизация важнейшее средство повышения эффективности работы отрасли // Железнодорожный транспорт, 1999. - №9. - С. 19-23.

88. Мишарин A.C. Информационные технологии магистральный путь развития отрасли // Железнодорожный транспорт, 1999. - № 5. - С. 2-5.

89. Мишарин A.C. Оптимальное управление транспортными связями // Железнодорожный транспорт, 2000. № 11. - С. 3-6.

90. Мишарин A.C. Основные направления развития научно -технического прогресса отрасли (железнодорожный транспорт) // Железнодорожный транспорт, 2000. № 3. - С. 2-11.

91. Мишарин A.C. Плод коллективного труда: О подготовке проекта Концепции (развития структурной реформы на железнодорожном транспорте // Железнодорожный транспорт, 2000. № 9. - С. 12-14.

92. Мишарин A.C. Ресурсосбережение на железнодорожном транспорте // «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте» Железнодорожный транспорт, 2000. № 10. - С. 3-18.

93. Мишарин A.C. Ресурсосберегающие технологии // Железнодорожный транспорт, 2001. № 9. - С. 12-18.

94. Мишарин A.C. Эффективность и обоснованность инвестиционной политики // Железнодорожный транспорт, 2001. № 10. - С.2-3.

95. Мишарин A.C. Информационные технологии главное условие совершенствования управления перевозками: (ЦУП МПС, ЦУПР, ОЦ; единая модель перевозочного процесса) // Железнодорожный транспорт, 2001. - № 6. - С. 12-18.

96. Мишарин A.C. Научно технический прогресс как инструмент реформирования отрасли // Железнодорожный транспорт: вчера, сегодня, завтра: Специальный выпуск, 2001. - С. 16-17; 22-23.

97. Мишарин A.C. Приоритетные инвестиционные программы отрасли // Железнодорожный транспорт, 2001. № 3. - С. 2-9.

98. Мишарин A.C. Решая масштабные задачи // Железнодорожный транспорт, 2003. № 9. - С. 6-20.

99. Мишарин A.C. Сравнительный анализ конкурентоспособности железнодорожного и автомобильного транспорта по грузовым перевозкам // Вестник Академии Транспорта, Уральское межрегиональное отделение, Курган, 1998. С. 113-116.

100. Козлов П.А., Мишарин A.C. Исследование эффективности информационного обеспечения сортировочных станций // Вестник Академии Транспорта, Уральское межрегиональное отделение, Курган, 1998. С. 80-84.

101. Козлов П.А., Мишарин A.C. Об оценке эффективности информатизации // Железнодорожный транспорт сегодня и завтра: Тезисы докладов юбилейной научно технической конференции. МПС РФ, УрГАПС Екатеринбург, 1998.-4.1. - С. 115-116.

102. Мишарин A.C. Революция на железной дороге. О новых информационных технологиях // За рубежом, 1999. ноябрь № 43.

103. Мишарин A.C. Влияние информатизации на эффективность работы железнодорожного транспорта // Современные проблемы экономики и управления на железнодорожном транспорте , Тезисы доклада научно-техн. конференции , 18-19 марта, 1999. М. С. 2-3.

104. Мишарин A.C. Информатизация фундамент новых технологий // Автоматика, связь, информатика, 1999.- №5. - С. 2-5.

105. Мишарин A.C. Информатизация на железной дороге // Партнер, 1999. № 6. - С. 22-23.

106. Мишарин A.C. Информационные технологии магистральный путь развития железнодорожного транспорта (Интервью заместителя министра путей сообщения РФ ) // Connect! Мир связи, 1999. - №4. -С. 10-13.

107. Мишарин A.C. Новые технологии на транспорте: (техническая политика МПС) // Деловые люди, 2000. №1-2. С. 50-51.

108. Мишарин A.C. Развитие информатизации на Российских железных дорогах // «Информационные технологии на железнодорожном транспорте», октябрь 2000г. в Санкт- Петербурге, Автоматика, связь, информатика, 2000. № 11. - С. 3-6.

109. Мишарин A.C. Ставка на информатизацию отрасли // Партнер, 2001.-№9.-С. 8-9.

110. Мишарин A.C. Основные направления структурной реформы на железнодорожном транспорте // Экономика железных дорог 2001. -№ 6. С. 7-20.

111. Мишарин A.C. Развитие информационных и телекоммуникационных систем железнодорожного транспорта // Автоматика, связь, информатика, 2001. № 7. с. 2-4.

112. Мишарин A.C. Развитие информатизации на Российских железных дорогах // Бюллетень ОСЖД (Организации Содействия Железным Дорогам), 2001. № 1. с. 2-9.

113. Мишарин A.C., Аксененко Н.Е., Лапидус Б.М. Железные дороги России от реформы к реформе // Москва, Транспорт, 2001.- 335 стр.

114. Мишарин A.C. Оптимизация управления грузо- и вагонопотоками на базе автоматизированных управляющих систем. // Наука и техника транспорта. № 1, 2004 г.

115. Барвелл Ф.Т. Автоматика и управление на транспорте: Пер. с англ. -М.: Транспорт, 1990.

116. Большие системы. Теория, методология, моделирование/ Под ред. Б.В.Гнеденко. М.: Наука, 1971.

117. Бусленко В.Н. Автоматизация имитационного моделирования сложных систем. М.: Наука, 1977.

118. Бусленко Н.П., Калашников В.В., Коваленко И.Н. Лекции по теории сложных систем. М.: Сов. Радио, 1973.

119. Гихман И.И., Скороход A.B. Теория случайных процессов. М.: Наука, 1973.-t.2.

120. ГОСТ Р ИСО/МЭК 9126-93. Информационная технология. Оценка программной продукции. Характеристики качества и руководства по их применению. -М.: Издательство стандартов, 1993.

121. ГОСТ Р ИСО/МЭК 12207-99. Информационная технология. Процессы жизненного цикла программных средств. М.: Издательство стандартов, 1999.

122. Гуров C.B. Анализ надежности технических систем с произвольными законами распределений отказов и восстановлений/ Качество и надежность изделий. М.: Знание, 1992. - №2 (18).

123. Гью Б. -Система передачи данных с защитой от опасных отказов/ Железные дороги мира. 1988. - № 3. - С. 43 - 48.

124. Коваленко И.Н., Кузнецов Н.Ю. Методы расчета высоконадежных систем. М.: Радио и связь, 1988.

125. Кудряшов В.А., Семенюта Н.Ф. Передача дискретной информации на железнодорожном транспорте. М.: «Вариант», 1999.

126. Райншке К., Ушаков В.А. Оценка надежности систем с использованием графов / Под ред. Ушакова И.А. М.: Радио и связь, 1988.

127. Расторгуев С.П. Программные методы защиты информации компьютерах и сетях. М.: Издательство Агентства «Яхтсмен», 1993.

128. Розенберг Е.Н. Комплексный подход к гармонизации отраслевых стандартов по функциональной безопасности систем железнодорожной автоматики и телемеханики с международными стандартами// Надежность. М.: 2002.- №2.- С.60-68.

129. Шехтман М.И. Системы телекоммуникации: Проблемы и перспективы. М.: Радио и связь, 1998.

130. Шубинский И.Б., Николаев В.И., Колганов С.К., Заяц A.M. Активная защита от отказов управляющих модульных вычислительных

131. Шубинский И.Б., Пивень Е.Н. Расчет надежности ЭВМ. Киев: Техника, 1979.

132. Шубинский И.Б. Расчет надежности цифровых устройств. М.: Знание, 1984.

133. Braband J. A practical guide to safety analysis methods/ Signal+Draht International. 2001.

134. CENELEC EN 50126: Railway Applications The Specification and Demonstration of Reliability, Availability, Maintainability and Safety (RAMS). 1998.

135. CENELEC EN 50128: Railway Applications Communications, signaling and processing systems - Software for Railway Control and Protection Systems. 2000.

136. Def Stan 00-56: Requirements for Safety Related Software in Defence Equipment. Ministry of Defence (UK). 1997.

137. IEC 61508: Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety-related systems. 2000.

138. ISO 9000: Quality management and quality assurance standards. 1991.

139. Розенберг E.H., Вериго A.H., Аюпов O.A. Слежение за вагонами и контейнерами с помощью космических технологий// Железнодорожный транспорт. М.: 2004. - №3. - С.34-35.

140. Кутыркин А.В. Модели и методы разработки крупномасштабных предметных областей управления транспортными системами и производством: Монография.- М.: Издательство МИИТ, 2004. 148 с.

141. Постановление расширенного заседания Коллегии Министерства путей сообщения Российской Федерации, 22-23 декабря 1998, №26, п.п. 3.7, 3.8, 3.9.

142. Постановление расширенного заседания Коллегии Министерства путей сообщения Российской Федерации, 25-26 декабря 2001, №20, п.п. 5.12.

143. Постановление расширенного заседания Коллегии Министерства путей сообщения Российской Федерации, 24-25 декабря 1999, п.п. 1, 2, 6.

144. Указание Министерства путей сообщения РФ № М-1 от 17 апреля 2000 г. (о внедрении системы ДИСПАРК).

145. Указание Министерства путей сообщения РФ № М-18919 от 23 июня 2000 г. (о формировании системы целей Программы информатизации ).

146. Указание Министерства путей сообщения РФ № Д-2873у от 1 декабря 2ООО г. (о внедрении в опытную эксплуатацию 1-ой очереди ЦУПМПС).

147. Решение Президиума НТС МПС о внедрении Системы автоматизированного управления перевозками на базе единой модели перевозочного процесса. Сентябрь, 2001 г.