Vse_lektsii_TPR_MARK

Данная статья посвящена вопросам системного анализа сквозной технологии оперативного планирования поездообразования и поездной работы.

Конечной целью является повышение эффективности данной технологии на основе создания и использования соответствующей подсистемы в АСУ ЖТ.

При создании подобных технологий руководствуются методами проектирования организационных структур управления, среди которых наибольшее распространение получили системный подход. На практике системный подход имеет множество различных интерпретаций, и сегодня развиваются несколько направлений его реализации. Но в любом случае,

изучение системы предполагает создание модели системы, позволяющей произвести анализ и предсказать ее поведение в определенном диапазоне условий, решать задачи анализа и синтеза реальной системы. Описание системы целесообразно проводить с трех точек зрения: функциональной, морфологической

и информационной. Результатом структурного, функционального и информационного описания системы должно быть полное представление о механизме ее функционирования. Рассмотрим данный подход на примере исследования сквозной технологии оперативного планирования поездообразования и поездной работы на Свердловской железной дороге. На начальном этапе наиболее важным для достижения поставленной цели представляется функциональный анализ существующей системы. Ему и будет посвящена большая часть материала статьи.

Созданию моделей предшествует этап очерчивания границ изучаемой системы и ее первичная структуризация. Сложность работы на данном этапе заключалась в том, что многие процедуры, используемые в процессе планирования диспетчерским аппаратом ДЦУП, не прописаны в

"Технологическом процессе ДЦУП" и окончательно не формализованы.

Сотрудниками кафедры УЭР УрГУПС и ООО КОНТРОЛЛИНГ был выполнен детальный анализ реальной технологии планирования.

На Свердловской железной дороге в планировании сдачи поездов по стыкам участвуют следующие работники ДЦУП: старший дорожный диспетчер (ДГС),

дежурные по районам управления (Западный, Центральный, Восточный,

Северный, Полярный) (ДГПРУ). Планирование для дороги и районов управления выполняется одновременно, после чего планы согласуются при сведении в общий план. Результат планирования – число сдаточных поездов по междорожным и межрайонным стыкам. Под сдаточным поездом понимается поезд, который к отчетному часу проследует через стык. Расчет оперативного плана поездообразования и поездной работы дороги можно разделить на следующие этапы.

1 этап - определение числа сдаточных поездов из находящихся в ходу на дороге выполняется с помощью системы автоматизированного ведения графика исполненного движения «ГИД-Урал» (ГИД). Для этого открывается ГИД участка дороги, и выполняется выборка поездов назначением на соседние дороги и далее,

определяется стыковой пункт, через который будет передаваться поезд, и

рассчитывается, будет ли этот поезд сдаточным. Номера сдаточных поездов записываются на форме планирования. Определение сдаточных поездов выполняется по всем участкам дороги.

2 этап - определение числа сдаточных поездов из дальнего подхода выполняется с помощью ГИД соседних дорог. Открывается ГИД участка примыкания к дороге. Выполняется выборка поездов, идущих через свою дорогу транзитом, и анализируется их состав. В зависимости от дороги назначения поезда, того, где находится поезд, каких вагонов в составе больше (груженых или порожних), определяется стыковой пункт для этого поезда, и определяется, будет ли он сдаточным. Номера сдаточных поездов записываются на форме планирования. Таким образом, анализируется наличие поездов на всех примыкающих к дороге участках.

3 этап - определение числа сдаточных поездов с мест погрузки (выгрузки)

маршрутов определяется с помощью автоматизированной системы управления линейным районом (АСУ ЛР). Открывается окно с информацией о станции, на которой выполняются операции погрузки (выгрузки) маршрутных грузов.

Анализируется наличие поездов, поездных локомотивов, вагонов на станции и на

подъездных путях. Если из имеющихся на станции вагонов можно сформировать сдаточный поезд, то информация о нем записывается на форме планирования.

4 этап - определение числа сдаточных поездов формируемых на дороге из порожних полувагонов в адрес станций Западносибирской дороги выполняется на основании информации из АСУ ЛР. Расчет выполняется на основании информации по станциям, на которых выполняется массовая выгрузка полувагонов, и по станциям концентрации полувагонов. Информацию по сдаточным поездам фиксируется на форме планирования.

5 этап - определение числа сдаточных поездов, формируемых сортировочными станциями дороги, является самым трудоемким процессом. Для его выполнения из АСУ ЛР выбираются следующие данные: план формирования станции; наличие вагонов на станции по назначениям, идущим за пределы дороги или на сортировочные станции, расположенные ближе к стыку; наличие поездов в парке приема и их разложение; наличие поездов в парке отправления назначением за пределы дороги или на сортировочные станции расположенные ближе к стыку;

разложение поездов находящихся на подходе. Из ГИД прогнозируется время прибытия на сортировочную станцию.

Собранную информацию о поездах и вагонах диспетчер анализирует, и, по большей части интуитивно, опираясь на свой опыт работы, определяет ориентировочное количество сдаточных поездов для всех стыков. Расчеты выполняются по пяти станциям, три из которых сетевые двухсистемные сортировочные станции. Результаты расчетов заносятся в форму планирования.

6 этап - итоговый расчет числа сдаточных поездов по каждому стыковому пункту выполняется на основании результатов, полученных на предыдущих этапах, установленных размеров движения по участкам, наличия окон на перегонах и станциях и опыта диспетчера. В процессе этого расчета определяется количество поездов, которое будет пропущено по южному обходу Свердловского узла.

Описание, представленное в традиционной текстовой форме, недостаточно структурировано. С его помощью затруднительно представить процесс

планирования в целом и правильно выполнить анализ для дальнейшего синтеза более рациональной технологии на основе использования автоматизированной системы. Здесь может помочь функциональное моделирование.

Функциональное моделирование является важнейшим элементом анализа при описании процессов (модели «как есть» и «как должно быть»). Разработка этих моделей позволяет глубоко изучить природу процессов, выявить ключевые процессы, провести на этой базе реструктуризацию старых и разработку новых процессов.

В качестве инструментария выбрана технология IDEF0, которая сочетает в себе небольшое по объему графическое описание со строгими и четко определенными рекомендациями, предназначенными для построения понятной модели системы. Диаграммы IDEF0 содержат только два обозначения: блоки и стрелки. Используется четыре вида стрелок: вход; управление; выход; механизм

(рис. 1).

Рис.7.1 Общий вид диаграммы IDEF0

Внашем случае входом является, например, информация о наличии поездов

входу на полигоне, наличии транзитных поездов на подходе к полигону, подходе разборочных поездов к сортировочным станциям, наличии вагонов на сортировочных станциях, наличии вагонов на станциях погрузки и выгрузки маршрутов. Управление включает в себя методологию выполнения расчета и нормативные документы, на основании которых выполняется расчет. К ним относятся нормативный график движения поездов, план формирования поездов для сортировочных станций, маршруты следования поездов разных назначений по полигону, технологические нормы на обработку поездов, вагонов и на

выполнение грузовых операций. Выходом является рассчитанный план сдачи поездов по стыкам. Механизмом исполнения являются диспетчеры ДЦУП и программное обеспечение, которое они используют при планировании.

Представим процесс планирования в виде диаграмм IDEF0. Первая диаграмма является общей и отображает границы моделирования системы. На ней процесс планирования представлен одним блоком (рис7.2), и отображены все составляющие входов, управления, выхода и механизмов,

Рис.7.2 A-0 диаграмма. Сменно-суточное планирование работы дороги

Рис.7.3 A0 диаграмма. Сменно-суточное планирование работы дороги

Рис.7.4 A1 диаграмма. Сменно-суточное планирование поездной работы дороги

Рис.7.5 A13 диаграмма. Прогноз поездообразования и продвижения поездов

общих для всего процесса. Если рассмотреть этот "родительский" блок подробнее, то у него внутри можно выделить "детские" блоки. "Детские" блоки, в

свою очередь, могут быть подвергнуты декомпозиции. Такая декомпозиция позволяет нам увидеть сквозные технологии сменно-суточного планирования работы дороги (рис.7.3). Как было сказано выше, в данной статье основное внимание уделяется сменно-суточному планированию поездообразования и поездной работы. Соответствующая функциональная диаграмма (рис. 4)

описывает этот процесс в наиболее общем виде. Однако и здесь уже можно выделить наиболее проблемный блок - это блок 3 "Прогноз поездообразования и продвижения поездов". Сбор и анализ информации в достаточной степени автоматизированы, здесь диспетчера используют несколько уже хорошо отлаженных систем, которые представляют информацию с нужной степенью детализации. Корректировка и утверждение плана во многом носят административный характер. Центральной же является деятельность по прогнозированию работы основных сортировочных станций и прогнозирование

продвижения поездов различных категорий по полигону дороги. Это основная интеллектуальная нагрузка, которая ложится на диспетчера и выполняется им вручную. Очевидно, что здесь требуются достаточно сложные математические модели и организация взаимодействия этих моделей для выполнения прогнозных расчетов. Блок 3 из диаграммы А1 разворачивается в диаграмму А13, которая должна нам помочь в определении набора необходимых математических моделей.

В общем виде основа структуры информационно-аналитической подсистемы сменно-суточного планирования поездной работы и поездообразования может быть собрана из существующих и эксплуатирующихся систем (рис.7. 6). Анализ этой схемы позволяет сделать вывод о существенном дефиците систем интеллектуальной обработки данных. Сократить этот дефицит, в

том числе, должны и блоки, построенные на основе математических моделей.

Рис.7.6 Обобщенный вид структуры информационно-аналитической подсистемы сменно-суточного планирования поездной работы и поездообразования

Диаграмма на рисунке 5 подсказывает нам, что нужны расчетные модели двух типов. Это модели прогноза продвижения поездов по полигону дороги и участкам соседних дорог, которые требуются для реализации функций 1,3,4 и 5

диаграммы А13. Функцию блока 2 должны выполнять модели, позволяющие

подробно отображать структуру и технологию работы сортировочных станций, н.

Очевидно, что это будет достаточно большой набор моделей конкретных объектов. Общая модель должна обеспечить взаимодействие частных моделей при проведении взаимоувязанной серии расчетов для получения прогноза работы всей дороги.

На основании изложенного можно сделать основной вывод - современная сквозная технология сменно-суточного планирования поездообразования и поездной работы требует автоматизации интеллектуальных прогнозных функций.

Для выполнения этой задачи эксплуатируемые в ДЦУП железных дорог информационные системы представляют достаточную базу данных.

Интеллектуальную прогнозную функцию должны выполнять блоки АСУ,

построенные на основе математических моделей работы сортировочных станций и моделей продвижения поездов по полигону дороги. Кроме этого необходима модель, выстраивающая процесс взаимодействия частных моделей при расчете плана работы всей дороги.

8. Принятие решений при многих критериях.

Множество возможных и множество выбираемых альтернатив

В практике принятия решений, в том числе и на транспорте, необходимо оценивать эти решения по множеству критериев. Опишем общие элементы,

присущие всякой задаче подобного выбора.

Прежде всего должен быть определен и описан набор возможных альтернатив

(решений). Обозначим его множеством X и будем называть множеством возможных альтернатив. Минимальное число элементов этого множества - 2.

Ограничений сверху на количество альтернатив нет. Природа самих альтернатив в рамках ТПР значения не имеет. Это могут быть проектные решения, варианты или сценарии поведения, политические или экономические стратегии,

краткосрочные или перспективные планы и т.п.

Выбор решения состоит в указании среди допустимых такой альтернативы,

которая объявляется наилучшей. Иногда требуется выбрать сразу не одну, а

несколько альтернатив, например, при замещении нескольких вакантных должностей.

Принципиальная сложность задач выбора при многих критериях заключается в невозможности априорного определения того, что называть наилучшим решением. Каждое лицо, принимающее решение, имеет право вкладывать свой смысл в это понятие. Более того, небольшое изменение обстоятельств, при которых осуществляется выбор, может привести к изменению смысла наилучшего решения. Понятие наилучшего решения может зависеть от чрезвычайно большого числа параметров.

Обозначим множество выбираемых альтернатив C (X). Оно представляет собой решение задачи выбора и им может оказаться любое подмножество множества возможных альтернатив X. Таким образом, решить задачу выбора – означает найти множество C(X), C(X) подмножество X.

Векторный критерий

Обычно считается, что выбранным решением является такая допустимая альтернатива, которая наиболее полно удовлетворяет интересам и целям ЛПР.

Достижение цели иногда можно описать достижением максимума или минимума числовой функции заданной на множестве допустимых альтернатив X. Однако в более сложных ситуациях приходится иметь дело не с одной, а сразу несколькими подобного рода функциями. Так будет, когда исследуемое явление, объект или процесс рассматриваются с различных точек зрения и для формализации каждой точки зрения используется соответствующая функция. Указанные числовые функции f1,f2,...fm образуют векторный критерий f=(f1,f2,...fm).

Всякое значение векторного критерия f(x)=(f1(x), f2(x),...fm(x)) именуют

векторной оценкой при x X.

Наряду с множеством выбираемых решений существует и множество выбираемых векторов

C(Y) = f(C(X))={y Y} = {y=f(x)}

Каждому решению можно поставить в соответствие вектор.