Технические науки/4. Транспорт

Проф. Спиридонов Э.С., Яцышен А.М., Набивач В.С.

ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет путей

сообщения» (МИИТ), Россия

Моделирование системы управления перевозками

на железнодорожном транспорте.

В основе технического нормирования и расчета плана формирования поездов, а соответственно и вагонного парка, лежат параметры передачи вагонов по стыкам, оборот транзитного и местного вагонов и т.д.

Экономические показатели реформирования железнодорожного транспорта снижаются в результате уменьшения пассажиропотока.

В этих условиях требуется разработка новых принципов планирования и организации деятельности предприятий железнодорожного транспорта. Главное – обеспечение безопасности перевозки пассажиров и грузов, что требует устав железнодорожного транспорта.

На Горьковской железной дороге организована рабочая группа по разработке и внедрению автоматическая система управления перевозочным процессом на основе использования современных отечественных ЭВМ.

Таким образом, Горьковская дорога является площадкой разработкой и внедрения новых методов управления перевозочным процессом.

Целью данной работы является разработка методологии оптимизации методами дистанционной диагностики автоматической системы управления перевозочным процессом на основе использования ЭВМ.

Проблема организации перевозочного процесса на основе автоматической системы управления с использованием ЭВМ априорно предусматривает его управление из единого центра. При этом главные задачи центра включают: повышение эффективности перевозок, клиенто-ориентированность и конкурентоспособность.

Перевозочный процесс на железных дорогах требует не только качественного управления и исполнения, но и постоянного совершенствования, направленного на соблюдение обязательств перед клиентами.

Эффективность деятельности железнодорожного транспорта достигалась через улучшение и усовершенствование структуры и системы управления, технологий и процессов, продуктов и услуг.

Сложности перехода управления эксплуатационной работой по сети железных дорог из единого центра заключаются в следующем:

- неформализована технология управления эксплуатационной работой;

- отсутствуют методики принятия лучших управленческих решений;

- увеличение объектов управления;

- влияние внешних факторов - возросшие скорость и темп жизни становятся нормой, а жёсткая конкуренция в перевозочных услугах, требует от компании серьёзных нововведений в управлении основной производственной деятельностью;

- влияние внутренних факторов - организационные изменения в компании (часть объектов управления работают не в рамках ОАО «РЖД» - например, вагоны).

- исключается возможность оценки влияния результатов деятельности отдельных подразделений на конечную продукцию и не мотивирует их на достижение единой цели – оказание качественных, конкурентоспособных, безопасных и рентабельных услуг перевозки.

- не обеспечивается строгая взаимосвязь между планируемыми результатами производственной деятельности (услугами) и необходимыми для их достижения и реально обеспечиваемыми объемами работ, ресурсов и денежных затрат.

- концентрируется внимание на отдельных центрах затрат, игнорируя сквозные (межфункциональные) процессы.

- не мотивируется повышение эффективности производственной деятельности, что позволяет сохранять издержки, соответствующие имеющемуся уровню организации хозяйственной деятельности, имеющейся ресурсной базе и пр.

- нет возможности быстрой перестройки деятельности подразделений и принятия адекватных (с точки зрения баланса рисков) и своевременных мер при корректировке плана в случае ошибочного прогноза объемов перевозки

- процесс формирования планов усложняет субъективные факторы переговоров и торга сторон, что приводит к непрогнозируемому увеличению производственных и коммерческих рисков и снижению качества услуг.

Для перехода к единому управлению перевозками из центра необходимо в ОАО “РЖД” провести ряд мероприятий в том числе:

- деятельность ОАО «РЖД» оперативно адаптировать к изменениям рыночных и технологических возможностей и ограничений;

- в ускоренном режиме разрабатывать и экономически оценивать оптимальные варианты организации перевозок;

- увеличить скорость и качество актуализации планов, что исключит лавинообразное нарастание отклонений и требует значительных средств и времени на восстановление сбоев;

- исключить потери, «защищающие» затраты на процессы и операции, не создающие ценности для клиента;

- низкое качество планирования снижает заинтересованность работников в результатах труда.

Выполнение этих условий обеспечивает динамику централизации перевозок на основе автоматической системы управления оперативной работой.

Функции автоматической системы управления перевозочным процессом с использованием микро-супер ЭВМ включают: имитационное прогнозирование и оптимизацию всех ключевых параметров процесса перевозок, позволяющих синхронизировать отдельные этапы и направления процесса перевозок; динамическую модель сети железных дорог на основе единой информационной базы; cупервизор, позволяющий контролировать ситуацию на всей сети железных дорог и объединить всех участников технологии перевозочного процесса.

Технологические этапы предусмотренные этой системой включают: получение информации о ходе перевозочного процесса; прогнозирование ресурсов перевозочного процесса; планирование при движении пассажирских поездов; планирование продвижения грузовых поездов, формирование управляющих воздействий для диспетчерского персонала (рис. 1).

Рис.1

Упрощенный алгоритм системы строится из условий минимизации общей стоимости технологических операций перевозочного процесса. При этом оптимизируются следующие ресурсные статьи: время, стационные пути, перегоны, локомотивы, локомотивные бригады (Рис. 2).

Рис. 2

Система обеспечивает оптимизированный подход:

- при проведении оптимизационных и имитационных расчетов на реальных полномерных данных, учитывающих все межстанционные корреспонденции, характеристики;

- при ведении достоверных объектно-событийных технологических и экономических моделей в режиме «реального времени»;

- при формировании оптимальных решений по составообразованию, подвязке локомотивов и бригад к маршрутам и графикам проследования поездов;

- при обосновании необходимости выполнения дополнительных заявок на проведение ремонтных работ;

- при расчете модельного прогноза работы на период нескольких суток с определением вероятных «узких мест»;

- при подготовке предложения по обходу «узких мест» за счет решения оптимизационной задачи;

- при расчете взаимно согласованных плановых параметров для каждого из объектов, задействованных в эксплуатационной работе с учетом минимизации совокупной стоимости их использования.

Систему характеризует: единый общесетевой программно-аппаратный комплекс, выполняющий оптимизационное планирование в режиме близком к реальному времени; полномасштабная оптимизация на основе математической модели; полная импортонезависимость как в программном продукте, так и в электронных компонентах.

Комплексная система управления представлена в следующем архитектурном построении (Рис. 3).

Рис. 3

К положительным результатам разработанной системы следует отнести:

- формализованный перевозочный процесс в виде математической модели и алгоритма; импортонезависимое решение с обеспечением требований производительности; масштабируемая централизованная аппаратная платформа; сбор и обработка данных в режиме «реального времени»;

- унифицированные технологические и топологические модели станций.

Для того чтобы установить пути радикальной оптимизации автоматической системы управления перевозочным процессом, эксплуатация которой в настоящее время не позволяет сети систематически выполнять планы погрузки, следует подробно проанализировать динамическую модель разработанной системы.

Структура динамической модели включает 14 программных модулей:

модуль взаимодействия с устройствами СЦБ; модуль пассажирский; модуль тяговых расчётов и генерации режимов карт вождения всех поездов; модуль вагонный; модуль расчетно-поездной; бригадный модуль; модуль логистический; модуль коммерческий; станционный модуль; экономический модуль; локомотивный модуль; инфраструктурный модуль; оконный модуль; модуль ремонтный локомотивов.

Несомненно, каждый из этих программных модулей является элементом всей динамической модели, но ряд из них, требует дополнительно информационно – интеллектуального наполнения.

Инфраструктурный модуль должен быть дополнен информацией о реальной прогнозной способности участков рельсового пути, имеющие скоростные ограничения.

Общая модель дополняется программным продуктом, отражающим реальное состояние дефектных участков пути в прогнозном формате и их дислокации в реальном режиме времени.

Локомотивный ремонтный модуль должен быть выполнен совместно с программно-аппаратной системой дающей не только информация о техническом состоянии ходовых частей тягового состава, но и обеспечивает данные по забракованным узлам и механизмам, включая адресную идентификацию дефектов.

Оптимизацию автоматической системы управления перевозочным процессом, возможно, выполнить через глубокую программно-аппаратную оптимизацию выше названных модулей и динамической модели в целом. Основным направлением исследования следует считать выбор (разработку) метода, позволяющего прогнозировать реальное состояние подвижного состава и инфраструктуры в режиме реального времени.

Литература:

1. Спиридонов Э.С., Яворский В.В, Красильникова Т.Ю «Реализация динамического мониторинга от поездной нагрузки», Материалы IX международной научно-практической конференции “APLIKOANE VEDECKE NOVINKY-2014” Т19. Прага, 2014 г.

2. Спиридонов Э.С., Волков Д.Э. «Имитационное моделирование разработки проектов инфраструктуры», Материалы Х международной научной конференции “КЛЮЧОВИ ВЪПРОСИ В СЪВРЕМЕННАТА НАУКА 2014” София, 2014г.

3. Спиридонов Э.С. «Основные принципы интеллектуализации организационно-технологической подготовки строительства транспортных», Сборник трудов «Инженерные сооружения на транспорте», выпуск 4, 2012 г.