Новые информационные технологии в управлении на транспорте и в организации учебного процесса.

Материалы научно-практического семинара. – Хабаровск, ДВГУПС, 1998. – С.55-61

С.М. Гончарук, В.А. Анисимов, В.С. Шварцфельд, А.И. Богданов, О.В. Калинцев, В.В.Анисимов, А.Р.Едигарян (ДВГУПС)

 

СОЗДАНИЕ ЕДИНОГО ИНФОРМАЦИОННОГО ПРОСТРАНСТВА ДЛЯ ПОДДЕРЖКИ РЕШЕНИЯ ОПРЕДЕЛЕННЫХ ПРОБЛЕМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, ЭКСПЛУАТАЦИИ И СОДЕРЖАНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

(для работы автоматизированных систем ИСКРА, АСУ-путь,
"Пропускная способность" и "Компьютерный анализ плана")

 

Сегодня общепризнанно, что мир представляет собой триединство вещества, энергии и информации. 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 справедливо 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 семейства автоматизированных систем для поддержки, решения определенных проблем проектирования, содержания и эксплуатации железных дорог.

Интеграция является ключевым направлением дальнейшего развития семейства. Оно состоит в обеспечении тесного взаимодействия независимых систем семейства, многоцелевом использовании информации, унифицированном управлении комплексом, а также определенной универсальности его функций и подсистем.

В настоящее время семейство состоит из четырех автоматизированных систем: ИСКРА, АСУ-путь, "Пропускная способность" и "Компьютерный анализ плана". Системы разработаны на кафедре "Инженерные изыскания и геодезия" Дальневосточного государственного университета путей сообщения.

Комплекс ИСКРА предназначен для вариантных тягово-энергетических и технико-эксплуатационных расчетов движения поездов или поездопотоков по участкам, а также для накопления, обновления и многоцелевого использования компьютерных баз технико-экономической информации в решении определенных проблем проектирования, эксплуатации и содержания железных дорог.

Основные возможности комплекса ИСКРА следующие.

1. Тягово-энергетические и экономические расчеты движения поездов и поездопотоков по вариантам трассы, сооружений, устройств или технического оснащения железных дорог с сохранением исходных, данных и результатов в базах данных. Результаты расчетов представляют собой следующие технико-экономические показатели и кривее движения поездов:

- кривые скорости и времени движения поездов без остановок и с остановками на раздельных пунктах; с учетом и без учета предупреждений;

- перегонные и участковые времена хода поездов, а также потери времени хода от предупреждений, разгонов и замедлений;

- значения механической работы локомотивов, сил сопротивления торможения, а также графики зависимости данных показателей от проследованного расстояния;

- кривые токов электровозов и температуры перегрева тяговых двигателей в зависимости от пути;

- перегонные и участковые суммы расходов топлива или элетроэнергии и их графическое представление в виде функции пути;

- перегонные и участковые значения эксплуатационных расходов на передвижение поездов и графики зависимости данных показателей от преследованного пути.

2. Тягово-энергетическис расчеты для разработки графика движения поездов за один запуск системы (!), то есть с одного запуска рассчитывается движение не отдельного поезда на заданном пути отдельного участка, а всех расчетных поездов и поездопотоков на полигоне. Исходные данные и результаты расчетов сохраняются в базе данных ЭЛЕМЕНТЫ ГРАФИКА для последующего определения интервалов движения поездов, составления графика движения поездов (АРМ графиста, разработанный ГВЦ МПС РФ) и расчета пропускной и провозной способности (система "Пропускная способность").

3. Формирование ведомостей перегонных времен грузовых, пассажирских и пригородных поездов (на весь полигон дороги).

4. Вариантные расчеты станционных и межпоездных интервалов движения поездов с автоматическим формированием компьютерной базы данных ИНТЕРВАЛЫ и выдачей результатов в табличной и графической формах.

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

6. Вариантные расчеты, анализ и улучшение параметров плана с учетом реального, планируемого или прогнозируемого поездопотоков.

ИСКРА работает на основе дорожных баз данных, созданных при внедрении типовой системы тяговых расчетов ИСТРА ДВ, что означает преемственный переход на данный комплекс без бросовых затрат. Планируется перевод комплекса на использование в расчетах информации, находящейся в электронных паспортах дистанций пути. Формирование, ведение и использование данных паспортов осуществляется в рамках рассматриваемой ниже автоматизированной системы АСУ-путь.

В соответствии с заказом МПС РФ в 1997 г. комплекс будет дополнен подсистемами расчета межпоездных интервалов движения поездов и формирования типовых ведомостей станционных и межпоездных интервалов.

Автоматизированная система АСУ-путь предназначена для анализа технического состояния следующих объектов путевого хозяйства: земляного полотна, верхнего строения пути по главным и станционным путям, плана и продольного профиля участков пути, стрелочных переводов, переездов, путевых и сигнальных знаков, средств снегоборьбы, негабаритных мест, путевых мастерских, выполнения путевых работ.

В основу структуры и набора показателей технического состояния объектов путевого хозяйства с целью дальнейшего анализа и принятия управленческих решений, положены существующие типовые формы ежегодных анализов, действующие формы учета и отчетности, фактически действующий документооборот на разных уровнях управления путевым хозяйством с учетом основных положений приказа N 12Ц от 16 августа 1994г. "О переходе на новую систему ведения путевого хозяйства на основе повышения технического уровня и внедрения ресурсосберегающих технологий" и Временных технических условий на работы по ремонту и планово-предупредительной выправке пути в части классификации железнодорожных путей, а также критериев назначения всех видов ремонтов пути и технических условий, предъявляемых к плану, продольному профилю, земляному полотну и балластной призме.

Получение, обновление и накопление информации о плане, продольном профиле, планах железнодорожных станций предусматривается от проектных организаций, которые выполняют работы по проверке плана, продольного профиля и по съемке станций.

Кроме анализа технического состояния объектов путевого хозяйства система АСУ-путь обладает следующими возможностями.

1. Планирование ремонтов пути.

2. Расчеты по определению допускаемых скоростей движения поездов.

3. Расчеты возвышения наружного рельса в кривых участках пути.

4. Графическое представление данных о плане и продольных профилях участков пути.

5. Просмотр масштабных планов станций, продольных профилей станционных путей.

6. Расчеты пути на прочность.

7. Подготовка данных для составления проекта на капитальный ремонт пути.

Для выполнения расчетных задач в системе АСУ-путь необходимо использовать комплекс ИСКРА.

В 1996 году по заказу Заб.ж.д. выполнялась НИР "Технико- экономическое обоснование целесообразности реконструкции плана". В ходе выполнения этого заказа была разработана система компьютерного анализа плана.

Задача разработки системы компьютерного анализа плана вилась следующим образом. В зависимости от уровня заданной минимальной скорости движения поездов и на основе действующих на проектирование ремонтов пути и приказа 2ЦЗ об определении пускаемых скоростей движения поездов, в зависимости от значений параметров и сопряжения элементов плана, разработать автоматизированную систему для компьютерного анализа плана, позволяющую производить анализ элементов плана с позиций соответствия их параметров техническим условиям на проектирование ремонтов железнодорожного пути; анализ параметров элементов плана с позиций обеспечения безопасности и плавности движения поездов с допускаемыми скоростями; анализ параметров элементов плана с позиций назначения участков, возможной реконструкции плана.

Разработка подсистемы анализа элементов плана с позиций соответствия их параметров действующим ТУ на проектирование ремонтов пути осуществлялась на основе формализации основных требований ТУ в зависимости от уровня максимальной скорости движения поездов, равной 100 км/ч.

В результате формализации получено 4 группы критериев оценки величины параметров круговых кривых, радиусов, длин переходных кривых, длин прямых вставок, длин круговых кривых и наличие между ними переходных кривых, образующих составную кривую. Тогда, анализ элементов плана с позиций соответствия их параметров техническим условиям на проектирование ремонтов железнодорожного пути осуществлялся на основе проверки выполнения или невыполнения следующих критериев:

- радиус кривой должен обеспечивать максимальные скорости движения поездов (п.3.2.4, формулы 3.5, 3.8 ТУ, табл.2 приказа 2ЦЗ) при анп = 0,3 м/сек2 и h = 150 мм;

- длина переходной кривой должна обеспечивать отвод возвышения с i = 1 тысячная (п.3.2.3, ТУ);

- в трудных и особо трудных условиях, что приводит к увеличению i на 25% (формула 3.3, п.3.2.3, ТУ);

- длина прямой вставки соответственно, для кривых направленных в разные стороны и, в скобках, в одну сторону (табл.3.2, ТУ);

- длины кривых, входящих в составную, должны быть не менее 1 м и при разности кривизны 1/3000 должны устраиваться переходных кривые (п.3.2.2, ТУ).

Система осуществляет просмотр БД (базы данных), каждая запись которой соответствует круговой кривой и смежной с ней прямой вставкой на выполнение приведенных выше критериев. В случае составной кривой, прямая вставка за каждой из составляющих кривых, кроме последней, равна "0".

Элементы плана, величины параметров которых имеют отступления от ТУ, система заносит в выходные таблицы соответствующие классам элементов.

Каждому классу элементов плана соответствует свой критерий, на основе которого система осуществляет просмотр БД, фиксирует и заносит в выходные таблицы элементы плана, критерий по которым выполняется. По каждому элементу плана, имеющему отступления от ТУ, выводится номер по порядку, пикетажные значения начала кривых, а также R, L1, L2, h. В случае отсутствия возвышений наружного рельса, таблицы не выводятся. Анализ параметров элементов плана с позиций обеспечения плавности и безопасности движения поезда с допускаемыми скоростями осуществляется на основе расчета скоростей движения локомотивов и вагонов из условий динамического воздействия на путь, обеспечения нормы непогашенного поперечного ускорения и устойчивости колеса против вползания гребнем на поверхность катания рельса в соответствии с приказом N2 ЦЗ МПС РФ от 14 июля 1994 г.

Система осуществляет расчет приведенных выше допускаемых скоростей движения поезда по каждой кривой, имеющейся в базе данных и сравнивает наименьшее из полученных значений с допускаемой скоростью из приказа 24Н. Если это значение будет меньше скорости, установленной по приказу 2ЦЗ, система фиксирует данную кривую и заносит ее в выходную таблицу результатов для анализа инженером.

Аналогично выходным таблицам подсистемы анализа элементов плана с позиций соответствия их параметров ТУ на проектирование ремонтов пути, выходные таблицы подсистемы проверки плавности и безопасности движения поездов так же соответствуют отдельным классам элементов и величинам их параметров.

Анализ параметров плана с позиций назначения участков, требующих реконструкции, осуществляется исходя из удовлетворения следующих критериев:

- значение радиуса кривой должно быть не менее Rmin в зависимости от Vдоп;

- значение прямой вставки должно быть не менее минимальной, зависящей от направленности смежных кривых (R1 * R2 > 0 - кривые направлены в одну сторону);

- длины 1-й и 2-й переходных кривых должны быть не меньше L = h / i, где i - уклон отвода возвышения;

- подсистема автоматического выявления участков возможной реконструкции плана формирует выходную итоговую таблицу выявленных участков по каждой дистанции пути для дальнейшего анализа.

Таким образом, в рассмотренном семействе 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 систем. Последнее означает, в частности, обмен результатами между программами для учета в последующих расчетах, анализе и выработке решений.

В дальнейшем развитии семейства первоочередным является повышение его интегрированности и независимости развития информационной основы и математического обеспечения.

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

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Гилула М.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 г. - N6. - С. 73.

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