Проектирование железных дорог в сложных природных условиях.

Межвуз.сб.научн.трудов. – Хабаровск, ДВГАПС, 1994. – С.64-69

В. А. Анисимов, В. В. Анисимов (ДВГАПС)

В.П. Швец ("Факт-ИНФО")

 

СЕМЕЙСТВО СИСТЕМ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ВАРИАНТНОГО АНАЛИЗА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, СОДЕРЖАНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

 

Сегодня общепризнанно, что мир представляет собой триединство вещества, энергии и информации. В связи с этим информация в деятельности человека является не менее важным ресурсом, чем сырье и энергия. Способность своевременно накапливать, получать и использовать информацию "...становится определяющим фактором не только для развития, но и поддержания жизнеспособности современного общества" [1]. Данное положение применительно и к информатизации проектирования, содержания и эксплуатации железных дорог. Наиболее полное и эффективное использование Информационных ресурсов этих областей может быть достигнуто с помощью компьютерных систем, обеспечивающих коллективный доступ к информации и ее многоцелевое использование.

Эволюционный характер внедрения современных программно-технических комплексов обязывает разрабатывать данные системы, исходя из принципов этапного наращивания их вычислительных, графических, логических и других возможностей, последовательного расширения круга решаемых задач и проблем с наследованием ранее созданных информационной основы и программного обеспечения.

Эти принципы положены в основу рассматриваемого ниже интегрированного семейства систем комплексных расчетов и анализа решений определенных задач проектирования, содержания и эксплуатации железных дорог.

Интеграция является ключевым системным свойством семейства. .Оно состоит в обеспечении тесного взаимодействия независимых программ семейства, многоцелевом использовании информации, унифицированном управлении комплексом, а также определенной универсальности его функций и подсистем. Ниже данное понятие раскрывается через описание элементов семейства и их связей.

В настоящее время данный комплекс состоит из трех систем с кодовыми названиями ИСКРА-ПРО, ИСКРА-ПУТЬ, ИСКРА-ДВИЖЕНИЕ (см.табл.1).

Таблица 1

Общая структура интегрированного комплекса ИСКРА

Программные системы комплекса ИСКРА на 01.11 94 г.
ИСКРА-ПРО ИСКРА-ПУТЬ ИСКРА-ДВИЖЕНИЕ
Единая информационная модель предметной области
Библиотека
тяговых
средств
Библиотека
вагонных
средств
Библиотека
участков
полигона
Нормативно
справочная
информация
Фактическое
движение
Электровозы переменного тока
Электровозы постоянного тока
Тепловозы
Электропоезда
Дизельпоезда
Паровозы
Грузовые вагоны
Пассажирские вагоны
Вагоны электропоездов
Вагоны дизельпоездов
Описание:

Участок А1-Б1
Участок А2-Б2
...
Участок Ап-Бп

Системы базируются на единой информационной модели, соответствующей предметной области. Эта модель создается один раз на десятилетия, после чего лишь поддерживается в актуальном состоянии, т. е. обновляется по необходимости. Компоненты модели показаны в таблице 1.

Библиотека тяговых средств содержит полную информацию об общих, тяговых, токовых, тепловых и других характеристиках электровозов, тепловозов, паровозов, дизельпоездов и электропоездов, используемых в России.

Библиотека вагонов включает технические и геометрические характеристики возможных вариантов (композиций) грузовых и пассажирских вагонов, а также вагонов дизель- и электропоездов.

Раздел нормативно-справочной информации содержит некоторые нормативы для проведения тяговых и технико-экономических расчетов, а также определенные нормы проектирования, содержания и эксплуатации железных дорог.

Библиотека участков железнодорожной сети содержит описание плана, продольного профиля, раздельных пунктов, нейтральных вставок, а также описание предупреждений об ограничении скорости движения поездов, участков пробы тормозов, допускаемых и установленных скоростей движения и т.д. Конфигурация описываемой железнодорожной сети может быть произвольной, количество участков сети ограничивается только емкостью носителей информации. Данная библиотека, в частности, может содержать сеть России и стран СНГ.

Раздел "Фактическое движение" в настоящее время содержит статистическую информацию о реальных поездопотоках по участкам сети, в частности, это кривые скоростей движения поездов, отобранных случайным образом. Данная выборка позволяет рассчитать средневзвешенные характеристики реального движения поездов и. в частности, реализованные средневзвешенные скорости движения и времени хода по различным группам поездов.

Из рассмотренных частей информационной модели только описание сети имеет уникальный характер, и поэтому его подготовка выполняется по отдельному заказу. Остальные компоненты имеют общий характер для дорог России, и поэтому их подготовка может быть рефинансирована за счет общего фонда дорог.

Рассмотренная информационная модель реализована в виде больших баз данных на магнитных носителях. Создание и обновление данных баз, а также эффективное обслуживание информационных запросов обеспечивается встроенной системой управления базами данных. Такая реализация информационной модели имеет принципиальное преимущество перед файловой системой данных. Оно состоит в значительном повышении независимости вновь создаваемых и прежних программ семейства от способов хранения, обновления или изменения баз данных на магнитных носителях. Это означает, что при дальнейшем развитии, обновлении или реконструкции информационной модели не придется переделывать действующие программы семейства, и наоборот, развитие существующих и разработка новых программ может осуществляться параллельно и без учета способов хранения и представления информации в базах данных.

Подчеркнем, что рассмотренная реализация информационном модели не исключает некоторую увязку действующих компонентов комплекса с вновь разработанными. Вместе с тем. существенно упрощается этапное развитие существующих элементов, а также наращивание семейства новыми компонентами: базами данных, программами или подсистемами. К этому следует добавить реальную возможность оперативного производства вариантных технико-экономических расчетов и анализа решении определенного круга задач содержания, модернизации или усиления реальных железнодорожных направлений или полигонов. Перспективность рассмотренной организации данных состоит в обеспечении простого и неизбежного перехода к сетевой информационной технологии, основанной на базах знаний.

Основными возможностями систем комплекса ИСКРА являются следующие.

1. Вариантные тягово-энергетические и технико-экономические расчеты для проектирования по вариантам плана, профиля, по прению раздельных пунктов, нейтральных вставок, ограничений скорости движения. Вариации могут производиться по задаваемым интегральным показателям движения, варианты могут отличаться видом, кратностью и степенью использования тяги, типом и массой поездов, композицией вагонных составов и т.д. Обобщая, можно сказать, что варианты могут отличаться чем угодно, в том числе, и подучастком участка сети, указываемого в задании на расчет. Требуется лишь, чтобы все вариации производились в пределах одного и того же участка железнодорожной сети.

2. Вариантные тягово-энергетические расчеты для графика движения поездов с выдачей результатов в табличной (ведомость перегонных времен хода - форма ЦДЛ N3) и графической формах.

3. Расчет межпоездных интервалов и проследования поезда с выдачей результатов в табличной и графической формах.

4. Определение наитруднейших (расчетных) подъемов и критических масс поезда для построения тонно-километровых диаграмм.

5. Расчеты допускаемых параметрами плана скоростей движения поездов (Приказ 8ЦЗ) с сопоставлением с действующими скоростями движения на предмет их корректировки.

6. Анализ нарушений реальным поездом приказа об установленных скоростях движения поездов.

7. Вариантные расчеты, анализ и улучшение параметров плана с учетом реального поездопотока или, исходя из любой, в том числе, планируемой структуры потока.

Перед производством любых расчетов система производит поиск и анализ ошибок или противоречий в базе данных и в задании на расчет. Обнаруженные ошибки и пояснения к ним заносятся в так называемый протокол расчетов, сохраняемый на диске. В данный протокол система записывает также и результаты промежуточных расчетов. После окончания расчетов, или в случае их прерывания из-за ошибок, протокол может быть просмотрен на экране или распечатан на принтере для анализа. Все расчеты отображаются на экране в виде соответствующих масштабных графических, иллюстраций, что позволяет визуально контролировать используемые данные и ход расчетов.

Промежуточные и окончательные результаты вариантных расчетов и анализа также используемые данные сохраняются на магнитном диске в виде рабочих баз данных для последующего анализа и сопоставления вариантов, а также использования другими подсистемами комплекса.

Информация, содержащаяся в исходных и рабочих базах данных, по указанию пользователя представляется в виде масштабируемых чертежей на экране. Данные представления можно дополнять, редактировать, удалять, сохранять на магнитных дисках, передавать по сети, вставлять в текстовый файл для подготовки документов, распечатывать и т.п. С чертежей пользователь может "снимать" количественные значения (точечные, интервальные или интегральные) и сохранять их в рабочем файле. Перечисленные функции обеспечиваются текстовым редактором семейства и графо-аналитической подсистемой анализа. Это означает, что весь цикл работ от контроля данных, расчетов, анализа и редактирования результатов до подготовки и оформления решений в виде аналитических документов может выполняться без выхода из систем семейства.

Таким образом, в рассмотренном комплексе взаимодействующих программных систем центр тяжести смещен с решения множества задач на многоцелевое использование последовательно наращиваемой информационной модели, соответствующей предметной области, взаимоувязанное решение задач и управление информационным взаимодействием подсистем. Последнее означает обмен результатами между программами для учета в последующих расчетах, анализе и выработке решений.

В дальнейшем развитии комплекса ИСКРА первоочередным является повышение его интегрированности и независимости развития информационной основы и математического обеспечения. Апробация комплекса на Дальневосточной железной дороге показала, что управление и пользование системой интуитивно понятно и просто, поэтому инженерно-технические работники осваивают основные возможности любой системы в течение нескольких дней.

В заключении следует отметить, что интеграция программных комплексов является центральным направлением современного этапа информатизации общества [2,3] и квалифицируется как выход на новый уровень системности информационно-логических систем поддержки человеческой деятельности.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Гилула И. М. Множественная модель данных в информационных системах. М.: Наука, 1992. - 208 с.

2. Президент фирмы Microsoft Билл Гейтс о новых компьютерных технологиях // Компьютер Пресс. - 1990. - N 6. С. 73.

3. Семенюк Э.П. Информатика: Достижения, Перспективы. Возможности. М.: Наука. 1988. - 176 с.