авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |

Автоматизированная система управления перевозочным процессом железнодорожного транспорта в оперативном режиме (сетевой и региональный уровни)

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ПОПЛАВСКИЙ АНДРЕЙ АДОЛЬФОВИЧ

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕВОЗОЧНЫМ ПРОЦЕССОМ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

В ОПЕРАТИВНОМ РЕЖИМЕ

(сетевой и региональный уровни)

05.13.06 – Автоматизация и управление технологическими процессами и

производствами (транспорт)

05.22.08 – Управление процессами перевозок

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Москва - 2008

Работа выполнена в ОАО «Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматики и связи».

Научный консультант - доктор технических наук, профессор

Сотников Евгений Александрович

Официальные оппоненты:

- доктор технических наук, профессор Доенин Виктор Васильевич;

- доктор технических наук, профессор Абрамов Валерий Михайлович;

- доктор технических наук, профессор Шмулевич Михаил Израильевич.

Ведущее предприятие: ОАО «Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта» (ОАО «ВНИИЖТ»)

Защита состоится 8 апреля 2009 г. в ….. часов на заседании диссертационного совета Д218.005.04 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский Государственный университет путей сообщения» (МИИТ) по адресу: 127994, г. Москва, ул. Образцова, 15, аудитория ….

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

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

Автореферат разослан ……………. 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета, доктор технических наук, В.Г. Сидоренко

Общая характеристика работы

Актуальность исследования. Железнодорожный транспорт является основным звеном транспортного комплекса России при годовом отправлении - более 1,3 млрд. тонн грузов и перевозке более 1,3 млрд. пассажиров.

В современных рыночных условиях общая структура «железнодорожный транспорт» организационно разделена на множество самостоятельно управляемых компаний-собственников подвижного состава и инфраструктурных объектов, основной и крупнейшей из которых является ОАО «Российские железные дороги» (ОАО «РЖД»), выступающее в роли общенациональной транспортной компании. Поэтому так важно достижение высокого уровня управления ее работой.

Перевозочный процесс - это основной вид деятельности ОАО «РЖД». График движения и план формирования поездов, месячные технические нормы, технологические процессы работы объектов инфраструктуры определяют технологию перевозок. При оперативном управлении, являющемся одной из наиболее сложных функций перевозочного процесса, требуется в режиме реального времени (при суточном планировании) обеспечивать выполнение заданий по управляемым параметрам - объемам погрузки и выгрузки, передаче вагонов по стыковым пунктам и другим. В диссертации рассматривается система оперативного управления перевозками на сетевом и дорожном (региональном) уровнях.

Отметим, что перевозочный процесс организуется на сети протяженностью 85,5 тыс. км, на которой одновременно в движении находится множество управляемых объектов - более 3 тыс. грузовых поездов, сотни тысяч вагонов, тысячи локомотивов и локомотивных бригад. Их функционирование обеспечивают: 4,7 тыс. станций (в том числе около 1 тыс. крупных), взаимодействующих с 20-ю тысячами подъездных путей; сотни локомотивных и вагонных депо, дистанций пути, сигнализации и связи и другие структуры. Необходимо в условиях ограниченных ресурсов и значительных возмущающих воздействий обеспечить единое управление перевозочным процессом, поскольку сбой в одном месте сети может негативно влиять на работу участков, направлений и целых регионов.

Создание и организация работы автоматизированной системы управления перевозочным процессом в оперативном режиме (АИСО) основываются на использовании в качестве управляющих устройств иерархически структурированных диспетчерских центров управления. Эти взаимоувязанные центры имеют мощное техническое, информационное и программное обеспечение, крупнейшие базы и системы передачи данных, сотни автоматизированных рабочих мест диспетчеров (АРМ)..

Обеспечение эффективного функционирования и развития таких диспетчерских центров в качестве управляющих устройств системы АИСО является одной из важнейших и актуальных задач ОАО «РЖД».

Объектом исследования являются информационные системы диспетчерских центров управления, где организуется выполнение перевозочного процесса в оперативном режиме работы ОАО «РЖД».

Целью исследования является – теоретическое обоснование принципов построения, функционирования и развития автоматизированной системы управления перевозочным процессом в оперативном режиме (АИСО) с разработкой практических решений по обеспечению эффективной работы ее управляющих устройств - диспетчерских центров ОАО «РЖД» на сетевом и дорожном (региональном) уровнях.

Методика исследования основана на положениях теории управления большими производственными системами, методах исследования операций, теории множеств, теории графов, теории надежности и математической статистики. Использованы достижения информатики с учетом экономических принципов организации производства.

Научная новизна основных положений диссертации, выносимых на защиту, заключается в том, что:

- впервые в теории и практике организации оперативного управления перевозочным процессом железнодорожного транспорта использованы принципы, характерные для систем АСУ ТП отраслевого уровня, что позволило установить логически четкие взаимосвязи в сложной иерархической управляющей структуре ОАО «РЖД» и построить эффективную автоматизированную систему управления перевозочным процессом в оперативном режиме (АИСО);

- разработаны: структура АИСО (включающая управляемые объекты, управляющие устройства, исполнительные органы и систему обратной связи), основные положения функционирования и развития системы;

- в условиях структурной реформы ОАО «РЖД» для иерархии диспетчерских центров сетевого и дорожного уровней, на основе нового технологического критерия и методики привязки полигонов сети к регионам разработаны варианты перехода к региональной структуре управления;

- определены дополнительные, соответствующие современным требованиям, положения обеспечения эффективной и устойчивой работы АИСО на основе: включения в контур диспетчерского управления подмножества новых функций – по выполнению договорных требований клиентуры на перевозки грузов, контролю состояния инфраструктуры и подвижного состава, взаимодействию с внешними системами; определения предельных размеров вагонного парка на полигонах управления, при которых могут устойчиво выполняться плановые нормативы; минимизации используемых ресурсов применительно к выполняемым функциям с учетом отношений предшествования;

- разработано формализованное описание взаимосвязей и возможных переходов состояний системы во времени; сформулирована целевая функция оперативного управления;

- разработана новая постановка задачи обеспечения заявок грузоотправителей погрузочными ресурсами с учетом динамики поступления и потребления ресурсов, отвечающая требованиям рыночной экономики;

- обоснована интегрированная диспетчерская структура для выполнения традиционных и новых функций с делением диспетчеров на две группы - первая, когда необходим коллективный мониторинг перевозочного процесса и вторая - при выполнении локальных функций; предложена методика резервирования в работе диспетчеров с учетом их пиковой загрузки в отдельные периоды;

- впервые разработана подсистема автоматизации процесса слежения за текущим состоянием контролируемых параметров и их соответствия нормативам на основе использования: принципа активного пользовательского интерфейса, обоснованных времени реакции подсистемы и периода обновления информации, установленных видов статистических зависимостей изменения параметров в течение оперативного планового периода, организации взаимоувязанного функционирования табло коллективного пользования и АРМ с единым циклом принятия решений;

- определены направления дальнейшего совершенствования АИСО на основе существенного развития математического и программного обеспечения системы; предложена матрица выбора целей для разработки математических моделей работы управляемых объектов и классификация таких моделей, позволяющая организовать их скоординированную разработку с выделением первоочередных работ;

- разработаны теоретические основы определения характеристик диспетчерских центров, устанавливающих степень их приспособленности к выполнению функций оперативного управления.

Практическая значимость выполненных исследований:

- разработанная методологическая база позволила на принципах АСУ ТП отраслевого уровня создать автоматизированную систему управления перевозочным процессом в оперативном режиме (АИСО) с использованием в качестве управляющих устройств иерархически структурированных диспетчерских центров ОАО «РЖД»;

- на сетевом и дорожных уровнях практически осуществлен переход к интегрированному диспетчерскому оперативному управлению с учетом новых направлений деятельности – оперативного обеспечения функционирования элементов инфраструктуры, взаимодействия с внешней средой, решения специфических задач оперативного управления перевозочным процессом в условиях рыночной экономики;

- на основе разработанных положений внедрена подсистема слежения за текущим состоянием управляемых параметров (ОСКАР-М) с исполь-зованием распределенных программно-технических комплексов в ЦУП и ДЦУП и реализацией функции активного пользовательского интерфейса;

- предложенный комплекс математических моделей элементов перевозочного процесса и порядок их разработки обеспечивают переход к наиболее эффективному решению имеющихся оптимизационных задач;

- предложенная методика позволила начать реализацию в опытном режиме информационной системы оперативного управления для одного из сетевых направлений.

Достоверность и обоснованность научных положений подтверждаются тем, что полученные на базе проведенных исследований выводы стали основой построения системы управления перевозочным процессом в оперативном режиме, причем фактические показатели ее работы соответствуют полученным теоретическим результатам.

Реализация полученных результатов. Разработанные предложения по системе АИСО нашли практическое внедрение в департаменте управления перевозками ОАО «РЖД» и соответствующих службах железных дорог, в сетевом и дорожных диспетчерских центрах управления – ЦУП ОАО «РЖД» (до 2004 г. – ЦУП МПС), ДЦУП Северо-Кавказской, Северной, Куйбышевской, Октябрьской, Юго-Восточной, Южно-Уральской, Привол-жской, Дальневосточной и Московской железных дорог. Элементы системы внедряются и на остальных железных дорогах. Сдача в эксплуатацию конкретных систем подтверждена актами, утвержденными в 2000-2007 гг. руководителями ОАО «РЖД» (до 2004 г. – МПС) и железных дорог.

Апробация работы. Полученные результаты рассматривались на:

- международной конференции «Совершенствование транспортного обслуживания перевозок грузов на основе внедрения информационных систем», перевозки-Инфо-2001, Москва, 2001 год;

- международной конференции Транстэк –2005,Санкт-Петербург,2005г;

- международной конференции «Современные тенденции развития средств управления на железнодорожном транспорте», Москва, 2006 г.;

- межведомственных конференциях «ТелекомТранс», Сочи, 2003-2005 гг., 2008 г.;

- международных конференциях «Инфотранс», Санкт-Петербург 2002-2006 г., 2008 г.;

- технических советах департаментов перевозок и информатизации и связи ОАО «РЖД» (до 2004 г. – МПС России) в 2000-2008 годах;

- технических советах Северо-Кавказской, Северной, Куйбышевской, Южно-Уральской, Юго-Восточной, Дальневосточной, Октябрьской и Московской железных дорог в 2000-2008 годах.

Публикации. Список из 30 основных работ приведен в конце автореферата в том числе 8 работ в изданиях, рекомендованных ВАК для докторских диссертаций.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения; 12-ти глав (4 раздела), заключения, списка использованных источников. Общий текст включает 334 стр., 61 рис., 9 табл.

Содержание работы

В первом разделе диссертации выполнен анализ условий организации оперативного управления перевозочным процессом, определен объект исследования, рассмотрен отечественный и зарубежный опыт в рассматриваемой области, сформулирована цель исследования.

    1. К концу 1990-х годов уровень информатизации железнодорожной отрасли создал условия для организации оперативного управления перевозочным процессом на принципах АСУ ТП отраслевого уровня. Создаваемая система АИСО включила в себя управляемый объект управляющее и исполнительное устройства, подсистему обратной связи.
    2. Управляемым объектом является совокупность поездов, вагонов и грузов, продвижение потоков которых осуществляется на основе исполнения комплексной технологии перевозочного процесса.
    3. Выработка управляющих решений по множеству реализуемых в системе АИСО традиционных (F1 – обеспечение заявок погрузочными ресурсами, F2 – продвижение поездо- и вагонопотоков, F3 – доставка груженых вагонов к пунктам выгрузки, F4 – организация перевозок специальных грузов) и новых функций осуществляется управляющим устройством - иерархической структурой автоматизированных диспетчерских центров сетевого (ЦУП) и дорожного (регионального) уровней (ДЦУП, РЦУП), включающих в себя программно-технические комплексы (ПТК) и штат диспетчеров и руководителей, ответственных за выполнение оперативной работы ОАО «РЖД».
    4. В управляющие устройства на основе принципа обратной связи поступает текущая информация Х(t) о контролируемых нормативах, которые сравниваются с плановыми Хо(t). Управляющие решения должны приниматься с учетом различных видов внутренних и внешних возмущающих воздействий (W), а также на основе целевой функции оперативного управления.
    5. Использование принципов АСУ ТП дало возможность логически правильно установить взаимосвязи в сложной иерархической структуре железнодорожного транспорта выстроить четкую схему оперативного управления перевозками. В диссертации представлена разработанная на этой основе автоматизированная система управления перевозочным процессом на железнодорожном транспорте в оперативном режиме (АИСО), которая к настоящему времени в значительной степени реализована.

В системе АИСО учтен опыт создания зарубежных диспетчерских центров и их иерархическое структурирование, набор контролируемых параметров для оперативного управления, опыт комплексного использования АРМ и табло коллективного пользования (ТКП).

Развитие системы оперативного управления перевозками основывается как на общетеоретических работах, так и на исследованиях в этой области на железнодорожном транспорте.

В выполненном исследовании автор опирался на известные положения науки об оптимальном управлении, разработанные в трудах Н. Винера, В.М. Глушкова, Л.В. Канторовича, Н.П. Бусленко, А.Я. Лернера, Я.З. Цыпкина и других ученых, а также на работы в области автоматизированных систем управления железнодорожным транспортом. Здесь широко известны труды ученых ВНИИЖТ (ныне ОАО «ВНИИЖТ»), ВНИИАС (ныне ОАО «НИИАС»), Московского, Петербургского, Ростовского, Сибирского, Уральского, Иркутского, Дальневосточного, Самарского, Омского Государственных университетов путей сообщения, РГОТУПС, Института проблем транспорта им. Н.С. Соломенко РАН, Института системного анализа РАН, Государственного университета управления (Москва), ЗАО «Промтрансниипроект», специалистов МПС СССР, МПС РФ (ныне ОАО «РЖД»), Минтранса РФ и других организаций.

Эти исследования дают определенный задел для построения системы оперативного управления. В то же время требуется ее существенное развитие на основе использования принципов АСУ ТП отраслевого уровня с выработкой новых решений по созданию автоматизированной системы управления перевозочным процессом в оперативном режиме (АИСО).

В настоящее время на оперативное управление перевозочным процессом существенно влияют – работа в рыночной среде с усилением роли экономических факторов, проведение структурной реформы железнодорожного транспорта, высокий уровень использовании пропускной и перерабатывающей способности объектов инфраструктуры, существенное влияние внутренних и внешних возмущающих воздействий.

В этих условиях построение системы АИСО (рис. 1) и организация ее эффективного функционирования представляет собой комплексную проблему, включающую в себя целый ряд взаимоувязанных вопросов, основными из которых являются:

- построение структуры управляющего устройства системы АИСО в виде иерархически увязанных диспетчерских центров сетевого и дорожного (регионального) уровней в условиях структурной реформы ОАО «РЖД»;

- определение расширенного комплекса функций и интегрированного состава функциональных диспетчеров в центрах управления; обеспечение условий для устойчивого и качественного выполнения контролируемых нормативов;

- обоснование и выбор эффективной организации подсистемы обратной связи с определением и компенсацией отклонений текущих значений учитываемых показателей Х(t) от их плановых значений Хо;

- разработка основных требований к ПТК системы - архитектура, основные принципы устройства и функционирования;

- выработка требований и решение конкретных задач в АИСО;

- определение путей дальнейшего развития системы с повышением уровня эффективности диспетчерских решений на основе математического моделирования составляющих перевозочного процесса.

Во втором разделе рассмотрены технологические и экономические условия построения системы АИСО с учетом проводимой структурной реформы на железнодорожном транспорте.

Образование в конце 1990-х - начале 2000-х годов двух уровней диспетчерских центров ЦУП и ДЦУП, которые в целом представляют собой управляющее устройство системы АИСО, в значительной степени определялось административной структурой железнодорожного транспорта. Проводимая структурная перестройка определяет разделение функций содержания инфраструктуры и организации перевозочного процесса. В этом случае функцию управления перевозочным процессом следует рассматривать применительно к некоторым регионам управления, протяженность которых должна определяться исключительно с точки зрения эффективности выполнения перевозочного процесса. Следовательно, при проведении структурной реформы должен быть осуществлен переход от схемы:

ЦУП

где N – число железных дорог, к схеме:

ЦУП

где РЦУП – центры управления регионального уровня (1, 2…M).



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.