автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Разработка и обоснование эксплуатационно-технологических, технических и программных требований по созданию автоматизированных систем диспетчерского управления на железных дорогах

МПС РФ

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

На правах рукописи

САДЫ КОВ Кудрат Валиевич

УДК 656.22.05

РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ, ТЕХНИЧЕСКИХ И ПРОГРАММНЫХ ТРЕБОВАНИЙ ПО СОЗДАНИЮ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ НА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГАХ

05.13.07 - автоматизация технологических процессов и производств (транспорт)

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание учёной степени кандидата технических наук

П.

МОСКВА - 1998г.

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ.........................................................................................................

1. ОБЗОР И ОЦЕНКА СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМ ДИСПЕТЧЕРСКОЕО УПРАВЛЕНИЯ НА РОССИЙСКИХ И ЗАРУБЕЖНЫХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГАХ................................................................................................7.

1.1. Системы диспетчерского управления по РЖД......................................Т..

1.2. Обзор зарубежных систем диспетчерского управления....................

1.3. Сравнительная оценка реализованных систем диспетчерского управления...............................................................................................

2. ЭКСПЛУАТАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К СИСТЕМЕ ОПЕРАТИВНОГО ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕВОЗКАМИ...........................3?

2.1. Требования к функциональной структуре .......................

2.2. Требования к программному обеспечению1уг^;п^А:'.-Г......................

2.3. Требования к техническим средствам.................................................^

3. ТЕХНОЛОГИЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТИПОВОЙ СИСТЕМЫ ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ.......................................................5У.

3.1. Функциональная структура системы.................................................

3.2. Автоматизированные рабочие места и функции

4Т

дежурного персонала...........................................................................

4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ В РЕАЛЬНОМ МАСШТАБЕ ВРЕМЕНИ В ЦЕЛЯХ РЕАЛИЗАЦИИ УПРЕЖДАЮЩЕГО УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕВОЗКАМИ.............................................................................

4.1. Характеристика задач, связанных с моделированием и прогнозом

й/

поездного положения.....................................................................

4.2. Информационное обеспечение задачи.............................................^

4.3. Формализованное представление прогнозирования

движения поездов..............................................................................

4.4. Математическая постановка задачи прогнозирования движения

94-

поездов............................................................................................у.Т

4.5. Технология функционирования модуля прогнозирования движения

а>7

поездов.............................................................................................г'

5. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТ ВНЕДРЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ДИСПЕТЧЕРСКИХ ЦЕНТРОВ УПРАВЛЕНИЯ НА СЕВЕРНОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГЕ.............................................

5.1. Анализ качества поездной работы Северной железной дороги.......

5.2. Предложения по совершенствованию организации управления перевозками......................................................................

5.3. Расчет экономической эффективности от внедрения автоматизированных

у/79

диспетчерских центров управления................................................г.. гг

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.............................................................................................

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА...........................................................

ВВЕДЕНИЕ

Сегодня в условиях перехода к рыночной экономике, общего спада объемов производства, в том, числе и объемов перевозок, одной из приоритетных задач на ж.д. транспорте становится сокращение эксплуатационных расходов, повышение всех основных эксплуатационных показателей работы железных дорог. Решению этой задачи как нельзя лучше служит внедрение диспетчерской централизации и автоматизированных систем диспетчерского управления, которые позволяют в значительной степени сократить эксплуатационный контингент, оптимизировать перевозочный процесс, создать условия для концентрации управления движением поездов в одном месте и , как следствие, упростить существующую структуру управления перевозочным процессом. Вот почему сегодня интерес железных дорог к этому виду техники черезвычайно велик и, несмотря на имеющиеся значительные экономические трудности, строительство ДЦ и внедрение средств автоматизации поездной работой идет достаточно высокими темпами.

Технология диспетчерского управления, как прогрессивная форма, возникающая на определенном этапе развития железных дорог, быстро получила повсеместное распространение. На первых порах она строилась исключительно на связи поездных диспетчеров с дежурными по станциям, расположенным на поездных участках. Границы последних соответствовали поездным участкам и тяговым плечам. Основная доля рабочего времени поездного диспетчера тратились на телефонные переговоры. Получаемая им поездная информация была недостоверной, а качество управления низкое. Необходимость повышения качества и оперативности управления вызвали к жизни системы ДЦ, которые обеспечили объективный контроль поездного положения и возможность телеуправления стрелками и сигналами. Широкое применение эти системы нашли на однопутных линиях, где они подтвердили высокую эффективность. На двухпутных же линиях системы ДЦ используются ограниченно, как правило,

в режиме диспетчерского контроля, так как их технические возможности не соответствуют психофизическим возможностям поездных диспетчеров.

Длительный период созданная техника ДЦ отвечала требованиям железных дорог. Однако сегодня условия работы коренным образом изменились. Резко увеличились тяговые плечи локомотивов, возникли объективные тенденции к концетрации диспетчерского управления движением поездов, повысились требования к уровню автоматизации работы поездных диспетчеров. В настоящее время на ряде железных дорог ведется активная работа по созданию и внедрению дорожных и региональных диспетчерских центров управления перевозочным процессом. Одной из важнейших функций этих центров является управление движением поездов, технической основой ее осуществления -система диспетчерской централизации. Однако к системе ДЦ в условиях работы в составе диспетчерских центров предъявляется ряд принципиально новых требований, связанных прежде всего с необходимостью обеспечить телеуправление стрелками и сигналами на двухпутных линиях с интенсивным движением, а также на линиях большой протяженности.

Современная ДЦ должна обеспечить слежение за поездами и отображение их номеров. Необходимо ведение поездной модели и на ее основе выполнения автоматической регистрации исполненного графика и его анализа, а также автоматического задания маршрутов. Прежде всего названные функции необходимы для двухпутных линий с интенсивным движением, на которых ручное управление маршрутами невозможно. Автоматическое управление маршрутами выдвигает также и качественно новые требования к достоверности передачи информации. В этой части системы ДЦ должна быть отнесена к системам телемеханики первого класса. В целях обеспечения высокой надежности необходимо резервировать аппаратуру линейных пунктов с возможностью включения резерва автоматически или по команде пункта управления. На последующих этапах система должна автоматизировать не

только рутинные, но и интеллектуальные функции поездного диспетчера. Должны автоматизироваться прогнозирование поездного положения, устранение конфликтных ситуаций, формирование команд управления и рекомендаций по нормализации движения поездов. Рабочее место поездного диспетчера должно оснащаться экспертной системой, позволяющей реализовать методы упреждающего управления.

Стремление добиться этих целей породило на РЖД большое количество опытных систем "местного" назначения и изготовления. Тщательный анализ опыта их создания и эксплуатации позволил научно-обоснованно подойти к решению вопроса формирования типовых эксплуатационно-технических требований к подобным системам, а установление полного перечня функций диспетчерского управления позволяет подобрать некоторый оптимальный их набор, пригодный для конкретных железнодорожных линий.

1. ОБЗОР И ОЦЕНКА СУЩЕСТВУЮЩИХ СИСТЕМ ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ НА РОССИЙСКИХ И ЗАРУБЕЖНЫХ

ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГАХ

1Л. Системы диспетчерского управления на РЖД

Г1Л. В начале обзора отметим важнейшие из теоретических работ, ознакомление с которыми помогли в решении поставленной задачи.

В области исследования закономерностей и методов организации поездной работы, их влияния на качество перевозок - труды В.И. Щегловитова, А.Н. Фролова, И.И. Васильева, А.Д. Каретникова, А.П. Петрова, А.К. Угрюмова. В области технологии диспетчерского управления, моделирования процессов движения поездов, автоматизации технологических процессов и производств на железнодорожном транспорте - разработки, выполненные докторами технических наук В.А. Буяновым, Ю.В. Дьяковым, В.М. Лисенковым, И.И. Кокуриным, В.И. Некрашевичем, В.А. Персиановым, Н.Д. Сухопрудским, Е.М. Тишкиным, Л.П. Тулуповым, М.А. Шевандиным, кандидатами технических наук В.И. Бо-дюлом, Г.Н. Трошевым, Б.А. Завьяловым, А.И. Лизуновым, Ф.Д. Листом, A.A. Поплавским.

К наиболее развитым системам автоматизированного управления движ-ния поездов относятся диспетчерские центры, действующие на ВосточноСибирской, Горьковской, Куйбышевской, Северо-Кавказской, Октябрьской, Московской, Северной железных дорогах [1,2, 16].

В основу их функционирования заложена автоматизированная подсистема "График исполненного движения дорожного диспетчера" на полигоне дороги. В связи с отменой ручного ведения графика исполненного движения и наличием возможности практически мгновенного получения любой информации о поездах, локомотивах и вагонопотоках полигон обслуживания одним дорожным диспетчером увеличивается в несколько раз,

причем оперативность и качество принимаемых решений и в целом управляемость перевозочным процессом не снижается.

Автоматизированное рабочее место (АРМ) в этих системах обеспечивает в реальном времени автоматическое ведение графика исполненного движения поездов на всем полигоне дороги, выдачу информации о поездном положении, обмене поездами но внешним и внутренним стыкам. Имеется также возможность просмотра [рафика в пространстве и времени (изменение масштаба, просмотр за истекшие сутки и т.д.), изменения конфигурации сетки графика по количеству станций, положение на которых выдается на экран.

В краткой справке о поезде указываются данные о его номере, индексе, времени отправления со стыковой станции, составе, весе, затратах поездо-часов на продвижение, потерях и экономии вогоно-часов в денежном выражении. Расширенная справка о поезде содержит сведения о разложении вагонов в составе, о локомотиве и бригаде. Диспетчер может осуществить быстрый поиск по его номеру, вывести на экран нормативный график движения пассажирских поездов в пуги следования, ввести в АСУ пометки по плановым видам работ на

участке дороги. Без обращения к АСОУТТ любые сведения о проследования поезда по полигону дороги, оперативно контролировать пропуск транзитных поездов по техническим станциям с получением данных о маршрутной и участковой скоростях, среднем весе поезда и выполненной тонио-километровой работе, прогнозировать продвижения грузовых поездов на полигоне дороги и вести машинный анализ выполнения прогноза. Компьютер выявляет транзитные для дороги вагоны в поездах на участках, технических станциях и стыковых с другими дорогами пунктах. Ведется контроль за наличием и продвижением местного груза на полигоне дороги в целом, а также по отделениям и станциям. Прогнозируется продвижение поездов с местным грузом и осуществляется контроль за движением и подводом разборочных поездов к сортировочным станциям.

Весьма важной особенностью АРМа дорожного диспетчера является возможность визуального просмотра проследования поездов по техническим станциям путем "раскрытия" их путевого развития на экране ПЭВМ, вывода схем с распечаткой их технических характеристик. Кроме того, осуществляется оперативный контроль за работой локомотивов на полигоне дороги и быстрый поиск любого локомотива но его номеру для планирования подвода на плановые виды ремонта.

Контрольные функции АРМа охватывают также отправление и проследование неполносоставных, наличие и проследование тяжеловесных поездов, наличие и обмен вагонами нерабочего парка. Наряду с этим ведутся архив графиков за сутки с неограниченным сроком хранения и анализ суммарных потерь поездо-часов при пропуске грузовых поездов, отдельно по каждому отделению и в целом по дороге, а также простоя грузовых поездов от прибытия на сортировочную станцию до расформирования и от окончания формирования до отправления, выполняются и другие более мелкие функции.

Основное звено в цепи диспетчерского руководства движением поездов -диспетчерский участок. Необходимую для управления информацию диспетчеру обычно передают дежурные но станциям участка (ДСП), причем не всегда своевременно и достоверно. В результате диспетчер затрачивает до 60-80% своего рабочего времени на сбор сведений, необходимых для отображения на графике исполненного движения поездов. Впервые на указанных дорогах эти операции были автоматизировании на укрепленных направлениях. Основные функции АРМа - съем с устройства СЦБ сведений о движении поездов, стыковка данных АСОУП и СЦБ, автоматическое ведение графика, выдача сведений о поезде как с нитки графика, так и с пульта-табло участка со схемами станций, перегонов, блокпульта-табло участка со схемами станций, перегонов, блокучастков. АРМы ДНЦ и ДСП функционально связаны между собой.

Низовым, но одним из самых важных звеньев в цепи диспетчерского управления движением поездов является станция. Дежурный по станции

обеспечивает ведение модели станции и формирование сообщений для передачи в АСОУП. Одновременно с этим он выполняет операции по стыковке информации с устройств СЦБ и АСОУП, которая необходима для формирования сообщений о прибытии, отправлении или проследования поездов. В АРМе ДСП использован тот же пользовательский интерфейс, что и в АРМах других уровней диспетчерского управления.

Реализация этих задач позволила начинания с 1996г. ирисгупить к переходу па управление перевозочным процессом и всей эксплуатационной работой без отделений. Реорганизованно центральное Горьковское отделение с передачей функций его аппарата службами управления дороги при незначительном увеличении их штата. При этом роль службы перевозок значительно возросла, так как во многом функции начальника отделения и его заместителей перешли к руководителям службы перевозок. Начался процесс формирования единого диспетчерского центра дороги с переводом поездных диспетчеров в службу перевозок на качественно новом уровне, как это впервые было сделано на Восточно-Сибирской железной дороге.

1.1.2. На Самарском отделении Куйбышевской железной дороги создан единый центр диспетчерского управления (ЕДЦУ), в котором также сосредоточены функции руководства движением поездов и грузовой работой

[3,4].

В системе выделяются три основные задачи диспетчерского управления перевозками. Это оперативное планирование погрузки и выгрузки в вагонах и тоннах, принятых и сданных поездов, количества местного груза к развозу и др., оперативное регулирование хода выполнения намеченного плана (подвязки локомотивов и бригад под поезда, организации погрузки, выгрузки) и учет и оценка проделанной работы.

Технология работы диспетчерского персонала в ЕЦДУ отличается ог существующей насыщением рабочих мест вычислительной техникой, изменением организации деятельности диспетчеров с возможностью оперативного получения из центральной базы сведений о реальной ситуации на

полигоне управления. В центральной базе ведутся поездная, локомотивная и вагонная модели, учет эксплуатационной работы отделения, обмена поездами по стыкам, разложения вагонов в поездах на участке по назначениям плана формирования, наличия локомотивов на станциях и в депо, порожних вагонов и груженых на станции и в адрес клиента. В нормативно-справочную информацию входят предупреждения, действующие на полигоне управления, приказы распоряжения, а также другие данные, необходимые диспетчерам для управления перевозками.

В состав автоматизированных рабочих мест, управляющих перевозочным процессом в системе ЕЦДУ, входят АРМы районов управления поездных диспетчеров (ДНИ,), локомотивного диспетчера (ДРЦТ), старшего диспетчера (ДРЦ), поездного узлового диспетчера(ДРЦУ), диспетчеров по местной работе (ДРЦМ) и наливным грузам (ДРЦМН), оператора при старшем диспетчере (ДРЦО) и диспетчера по организации пассажирских перевозок (ДРЦЛ). Наряду с этим в системе ЕЦДУ функционируют автоматизированные рабочие места группы учета, анализаторов и руководителей отделений. Все рабочие места объедены локальной вычислительной сетью с центральным обрабатывающим компле�