Научно-техническое и социально-экономическое сотрудничество стран АТР в ХХI веке. Труды Всероссийской научно-практической конференции творческой молодежи с международным участием. Под редакцией С.А. Кудрявцева. 2018. С. 71-75.

 

УДК 004.9:621.33:629.4

 

Сазанова Е.В., Анисимов В.А., Анисимов В.В., Дальневосточный государственный университет путей сообщения, г. Хабаровск

 

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ НА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОМ ТРАНСПОРТЕ: КОМПЛЕКС ЗАДАЧ «АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЯГОВЫХ РАСЧЕТОВ»

 

Рассмотрены вопросы применения интеллектуальных информационных систем на железнодорожном транспорте, их информационная основа в виде онтологий, а также приведен комплекс задач «Автоматизация тяговых расчетов» в составе ИСУЖТ

Ключевые слова: интеллектуальная информационная система, онтология, тяговые расчеты

 

Sazanova E.V., Anisimov V.A., Anisimov V.V., Far Eastern State Transport University, Khabarovsk

 

INTELLECTUAL SYSTEMS ON RAILWAY TRANSPORT: COMPLEX OF TASKS "AUTOMATION OF TRACTION CALCULATIONS"

 

Considered the questions of application of intellectual information systems on railways, their information basis in a form of ontologies, and also the complex of tasks «Automation of traction calculations» as a part of ISUZhT is described.

Key words: intellectual information system, ontology, traction calculations

 

Интеллектуальная информационная система (ИИС) – комплекс программных, лингвистических и логико-математических средств, предназначенных для решения интеллектуальных задач. Основной целью построения таких систем являются выявление, исследование и применение знаний высококвалифицированных экспертов для решения сложных и слабоструктурированных задач, возникающих на практике.

Информационной основой ИИС служат базы знаний, в качестве которых всё чаще применяются онтологии. Слово «онтология» пришло к нам из греческого языка и дословно означает «учение о том, что существует». Применительно к информационным системам, онтологии представляют собой своеобразную форму представления знаний некоторой предметной области, особенность которой заключается в выделении только тех свойств предметной области, которые важны для решения поставленной задачи. В настоящее время сферой применения онтологий является создание семантической паутины, систем искусственного интеллекта и прикладных программных продуктов.

Если обратиться к железнодорожному транспорту, то в настоящее время примером использования ИИС на основе онтологии в ОАО «РЖД» является Интеллектуальная Система Управления Железнодорожным Транспортом (ИСУЖТ).

ОАО «РЖД» является одной из крупнейших национальных компаний и имеет множество подразделений, решающих огромный перечень разнообразных задач, и постоянно взаимодействующих друг с другом. Наличие множества отдельных корпоративных систем, решающих каждая свою задачу без возможности интеграции с другими системами в условиях отсутствия единых стандартов, не является эффективным решением для управления компанией подобного масштаба. Таким образом, необходима системы, которая позволит различным подразделениям (назовем их узлами системы) эффективно решать собственные задачи, находясь в постоянном взаимодействии с другими узлами системы. При этом в подобной системе должен быть какой-либо особый узел, имеющий результаты в целом обо всей системе и осуществляющий контроль и анализ ситуации в целом. ИСУЖТ представляет собой именно такую систему: единую динамическую модель производственного процесса, созданную на базе единой онтологии, работающую в реальном времени на основе адаптивного планирования и охватывающую различные аспекты деятельности железной дороги [1].

ИСУЖТ строится на основе нескольких базовых принципов, наиболее важными из которых являются:

• нисходящая модель проектирования, которая обеспечивает контроль следования идеологии системы, максимальную генерализацию программных компонентов, определение стандартных протоколов взаимодействия и раннее прототипирование пользовательского интерфейса;

• непрерывность развития и обучения системы, что является необходимым условием проектирования для отрасли с априорной неопределенностью и динамичностью внешней среды;

• сетецентрическая модель построения, как современное средство создания сверхсложных систем за счет декомпозиции и слабосвязанного функционирования компонентов при сохранении единства реализации онтологии, комплексной динамической модели и контура адаптивного планирования;

• процессный подход, обеспечивающий полноту автоматизации сквозных производственных процессов и исключение дублирования при разработке системы;

• реальный масштаб времени, как необходимое условие обеспечение ситуационности, а, следовательно, живучести транспортной системы [2].

Интеллектуальной и информационной основой ИСУЖТ является Единая онтология, разработанная и развивающаяся с помощью интеграционной платформы Вектор-М (разработчик – ООО «ПрограмПарк»).

Интеграционная платформа позволяет осуществлять взаимодействие с уже существующей информационной инфраструктурой ОАО «РЖД», а также включает среду проектирования для отраслевых экспертов и разработчиков, которые с её помощью смогут создавать новые, существующие в едином информационном пространстве и взаимодействующие между собой подсистемы, ориентированные на выполнение различных функций. Платформа содержит набор программно-аппаратных средств, компонентов, отраслевых стандартов, шаблонов и соглашений по проектированию. Она ориентирована на комплексную автоматизацию производственных процессов и позволяет создавать распределённые системы произвольной топологии [3].

Одной из ключевых, обеспечивающих систем ИСУЖТ является КЗ АТР – комплекс задач тягово-энергетических и эксплуатационно-экономических расчетов движения поездов, которые сокращенно называют «тяговые расчеты». Этот современный комплекс разработан совместно специалистами ДВГУПС и НИИАС в целях замены программы тяговых расчетов ИСКРА-ПТР, более 20 лет успешно использующейся на сети железных дорог Российской Федерации [4, 5].

Возможности комплекса позволяют подготовить исходную информацию для расчетов, формировать и вести нормативно-справочную информацию, проводить пакетные расчеты движения поездов, а также обеспечивают представление исходных данных и результатов расчетов в виде разнообразных экранных форм, графиков и ведомостей.

В качестве технико-экономических показателей движения поездов рассчитываются следующие:

• физико-механические (перегонные времена хода и время проследования участков поездами различных категорий, средние ходовые скорости движения поездов по участкам и в целом по полигону, механическая работа локомотивов на тягу поездов и работа сил сопротивления движению поездов);

• тепло-энергетические (расход топлива или электроэнергии, максимальный перегрев обмоток тяговых электродвигателей при вариантах массы и тяги поездов);

• эксплуатационно-экономические (техническая и участковая скорости движения поездов, измерители эксплуатационных расходов на движение поездов и сами расходы - по вариантам массы и тяги поездов, по категориям поездов и видам движения);

• изменение указанных показателей в связи с изменением массы, длины, тяги или допускаемой скорости движения поездов (включая установление новых допустимых скоростей, назначение или отмену предупреждений об ограничении скорости движения поездов).

Как отмечено выше, результаты расчетов представляются в виде разнообразных табличных форм (рис. 1), а также в виде масштабируемых графиков (рис. 2), позволяющих построить информативную графо-аналитическую картину «анатомии» движения поездов.

Рис. 1. Одна из табличных форм результатов – «Перегонные времена хода»

 

Рис. 2. Интерактивный графический анализ движения поезда

Рассчитанные показатели и их изменение являются ключевой информацией для планирования и организации перевозок, а также для разработки проектов железных дорог, т.е. для решения следующих задач:

• расчеты и обоснование допустимых (возможных) масс вагонного состава при том или ином количестве и сериях локомотивов и наоборот - подбор серий и количества тяговых средств для вождения поездов требуемой массы;

• обоснование допускаемых скоростей поездов на очередной год планирования перевозок;

• разработка нормативного и вариантных графиков движения поездов;

• разработка и обоснования планов повышения массы или скорости движения поездов;

• планирование ремонтов и модернизации сооружений и устройств железнодорожной инфраструктуры;

• проектирование новых участков и железнодорожных линий;

• проектирование реконструкции (модернизации) железнодорожной инфраструктуры и повышения пропускной или провозной способности железнодорожных линий, направлений, полигонов.

Таким образом, результаты расчетов КЗ АТР являются информационной основой для принятия многочисленных управленческих решений и работы значительной части остальных подсистем ИСУЖТ.

 

Список литературы

1. Шабунин, А.Б. Интеграционная платформа для реализации сетецентрического подхода к созданию распределенных интеллектуальных систем управления железнодорожным транспортом ОАО «РЖД» [Текст] / А.Б. Шабунин, С.Н. Марков, Д.В. Дмитриев, Н.А. Кузнецов, П.О. Скобелев, С.С. Кожевников, Е.В. Симонова, А.В. Царев//Программная инженерия – 2012. – С.23-28.

2. Матюхин В.Г. Интеллектуальные системы управления на железнодорожном транспорте – 2014 [Текст] / В.Г. Матюхин, А.Б. Шабунин //Труды третьей научно - технической конференции с международным участием интеллектуальные системы управления на железнодорожном транспорте. Компьютерное и математическое моделирование. ИСУЖТ-2014 – Москва, 2014. – С. 4-6.

3. Сайт разработчика программного обеспечения ООО «ПрограмПарк» [Электронный ресурс]/ ООО «ПрограмПарк» — Режим доступа: http://www.programpark.ru/vector/ (дата обращения: 11.03.2018).

4. Анисимов В.А. Многоцелевые расчетно-аналитические комплексы ИСКРА и ЭРА: комплексное решение проектных и производственных задач [Текст] / Анисимов В.А., Анисимов В.В. // Транспортная инфраструктура сибирского региона: Материалы четвертой всероссийской научно-практической конференции с международным участием, 13-17 мая 2013 г. Иркутск: В 2 т. Том 1. – Иркутск: Изд-во ИрГУПС, 2013. – С. 540-547.

5. Информационные системы для проектирования, эксплуатации и содержания железных дорог [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://sites.google.com/site/isystemgdt/home/ (дата обращения: 11.03.2018).