Алгоритмы централизованного управления движением поездов на линии метрополитена тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат технических наук Воробьева, Людмила Николаевна

• Воробьева, Людмила Николаевна
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Воробьева, Людмила Николаевна

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ЦЕНТРАЛИЗОВАННЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ ПОЕЗДОВ МЕТРОПОЛИТЕНА.

1.1. Структура централизованных систем управления и распределение функций между уровнями иерархий.

1.2. Классификация алгоритмов управления движением поездов на линии метрополитена.

1.3. Показатели качества управления движением поездов на линии метрополитена.

1.4. Качественный анализ известных алгоритмов управления движением поездов на линии метрополитена и постановка задачи управления.

1.5. Постановка задачи.

1.6. Выводы по главе.

2. МОДЕЛЬ ЛИНИИ МЕТРОПОЛИТЕНА.

2 Л .Требования к модели линии метрополитена для исследования алгоритмов централизованного управления.

2.2.Реализация модели.

2.3.Модели стоянок линии метрополитена.

2.4.Моделирование законов управления и виды возмущений.

2.5. Выводы по главе.

3. АНАЛИЗ ГРАФИКОВЫХ, ИНТЕРВАЛЬНЫХ И ГРАФИКОВО-ИНТРЕВАЛЬНЫХ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ ПОЕЗДОВ НА ЛИНИИ МЕТРОПОЛИТЕНА.

3.1. Моделирование графиковых алгоритмов управления движением поездов на линии метрополитена.

3.1.1. Метод нахождения «лимитирующего» перегона.

3.1.2.Моделирование графиковых алгоритмов на моделях Таганско-Краснопресненской линии метрополитена.

3.1.3 .Моделирование графиковых алгоритмов на модели Сокольнической линии метрополитена.

3.1.4. Моделирование графиковых алгоритмов на модели Калининской линий метрополитена.

3.2. Моделирование интервальных алгоритмов управления движением поездов на линии метрополитена.

3.3. Моделирование графиково-интервальных алгоритмов управления движением поездов на линии метрополитена.

3.4. Сравнение рассмотренных алгоритмов управления по результатам моделирования.

3.4.1. Сравнение графиковых алгоритмов.

3.4.2. Сравнение интервальных алгоритмов.

3.4.3. Сравнение графиково - интервальных алгоритмов.

3.4.4. Выбор алгоритма централизованного управления движением поездов.

3.5. Выводы по главе.

4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЙ СИСТЕМЫ

УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ НА ЛИНИИ МЕТРОПОЛИТЕНА , ПРИ ВОЗМУЩЕНИЯХ, ТРЕБУЮЩИХ ИЗМЕНЕНИЕ СТРУКТУРЫ АЛГОРИТМОВ.

4.1. Минимальный интервал попутного следования для идеальной системы при заданных режимах ведения поездов.

4.2. «Временные» и «регулировочные» характеристики перегонов.

4.3. Модель для получения «временных» и «регулировочных» характеристик перегонов.

4.4. Характеристики перегонов линии московского метрополитена.

4.5. Изменение структуры алгоритмов централизованного управления.

4.6. Результаты моделирования централизованной системы управления движения поездов на линии метрополитена.

4.7. Выводы по главе

5. КОМПЛЕКС ДЛЯ ВЫБОРА ЗАКОНОВ УПРАВЛЕНИЯ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЙ СИСТЕМЫ АВТОВЕДЕНИЯ ПОЕЗДОВ НА ЛИНИИ МЕТРОПОЛИТЕНА.

5.1. Задачи, решаемые комплексом для выбора законов управления централизованной системы автоведения поездов на линии метрополитена.

5.2. Структура комплекса для выбора законов управления централизованной системы автоведения поездов на линии.

5.3. Интерфейс комплекса для выбора законов управления централизованной системы автоведения поездов на линии.

5.4. Выводы по главе

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Алгоритмы централизованного управления движением поездов на линии метрополитена»

В жизни крупнейших городов мира, в том числе и Москвы, метрополитен является наиболее удобным для населения видом городского пассажирского транспорта.

В настоящее время возрастают объемы перевозок на метрополитене, совершенствуется его сложное хозяйство. С увеличением протяженности трассы постоянно возрастал и объем перевозок пассажиров, что приводит к необходимости повышения качества работы и эффективности систем управления движением поездов метрополитена. Решение поставленных задач невозможно без комплексного подхода к проблемам метрополитена и неразрывно связано с задачей его технического совершенствования. Оно заключается в создании новых технологий, использовании последних достижений науки и техники, внедрении новых разработок. Необходимо использование автоматического управления и контроля на базе современной вычислительной техники.

Метрополитен является видом транспорта, к которому предъявляются повышенные требования безопасности движения.

Для улучшения показателей качества работы метрополитена необходимо применять систему автоматизированного управления движением поездов, которая предназначена для выполнения заданного объема перевозок при безусловном обеспечении требований безопасности и комфорта пассажиров.

Система автоматизированного управления движением поездов содержит три подсистемы: систему диспетчерского управления, систему обеспечения безопасности движения поездов, систему автоведения поездов метрополитена, выполняющую под контролем системы обеспечения безопасности управление движением. Система автоматизированного управления движением поездов содержит два функциональных контура управления: верхний и нижний. Верхний контур производит вычисление длительностей стоянок и времен хода для всех поездов данной линии в зависимости от рассогласования плановых и реальных моментов прибытия и отправления поездов на станциях. Нижний функциональный контур реализует заданные верхним функциональным контуром длительности стоянок, времена хода поездов, осуществляет прицельное торможение и оборот составов в тупиках. Качество управления САВПМ зависит от алгоритмов верхнего и нижнего уровня.

Целью диссертационной работы является совершенствование алгоритмов централизованного управления движением поездов линии метрополитена на базе учета изменения ограничений на управление от состояния системы.

Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. определение показателей качества управления централизованных алгоритмов управления, не учитывающих зависимость ограничений на управление от состояния системы при задании возмущений в условиях моделирования движения поездов на реальных линиях метрополитена,

2. определение диапазона возмущений, при которых возможно применение алгоритмов, не учитывающих зависимость ограничений на управление от состояний системы,

3. разработка и исследование централизованных алгоритмов управления с учетом ограничений на управление от состояния системы,

4. разработка программного комплекса для исследования алгоритмов централизованного управления движением поездов метрополитена.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, приложения и списка литературы. В ведении показана актуальность проблемы централизованного управления на метрополитене, сформулированы цель работы и задачи, требующие решения для выполнения поставленной цели.

Заключение диссертации по теме «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», Воробьева, Людмила Николаевна

5.4 Основные результаты и выводы по главе

1. Сформулированы задачи, решаемые комплексом для выбора законов управления централизованной системы автоведения поездов на линии.

2. Разработан интерфейс комплекса для выбора законов управления централизованной системы автоведения поездов на линии.

3. Разработана структура комплекса для выбора законов управления централизованной системы автоведения поездов на линии.

4. Разработано программное обеспечение комплекса для выбора законов управления централизованной системы автоведения поездов на линии.

156

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе разработаны алгоритмы централизованного управления движением поездов на линии метрополитена, позволяющие учитывать ограничения на управление в зависимости от состояния системы, что позволяет:

• повысить комфорт перевозки пассажиров за счет уменьшения неравномерности интервалов движения поездов,

• улучшить качество управления за счет уменьшения времени переходного процесса в системе после действия возмущения на линии,

• повысить безопасность движения за счет уменьшения «вредного» взаимодействия поездов по системе безопасности.

В работе получены следующие результаты:

1. Усовершенствованы модели линий метрополитена, позволяющие проводить имитационные эксперименты для анализа централизованных алгоритмов управления движением поездов на линии метрополитена.

2. Предложены новые характеристики перегонов, позволяющие учитывать ограничение на управление в зависимости от состояния системы.

3. Разработана методика и алгоритмы получения «временных» и «регулировочных» характеристик путем имитационного моделирования.

4. В результате проведенных экспериментов получены 164 временные и 82 регулировочные характеристики для всех Таганско-Краснопресненской линии, Сокольнической и Калининской линии Московского метрополитена.

5. В результате проведенных имитационных экспериментов при выбранных показателях качества централизованного управления проведен анализ работы графиковых, интервальных и графиково-интервальных алгоритмов, отличающийся от известных учетом особенностей реальных линий метрополитена; проведенный анализ этих алгоритмов позволил выбрать алгоритмы с учетом особенностей рассматриваемых линий.

6. Разработан алгоритм централизованного управления движением поездов на линии метрополитена при введении скоростных ограничений.

7. Анализ разработанного алгоритма показал, что учет зависимости ограничения на управление от состояния системы позволяет значительно сократить количество остановок по системе безопасности.

8. Разработан комплекс программ, позволяющий для различных алгоритмов централизованного управления движением поездов на линии метрополитена при заданных плановом графике движения и возмущениях получать векторный показатель качества управления, который позволяет лицу, принимающему решение, выбирать способ управления.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Воробьева, Людмила Николаевна, 2008 год

1. Абрамов В.М., Полоцкий В.Н., Баранов Л.А., Моисеев A.A. Расчет и оптимизация координатного сближения поездов метрополитена // Вестник ВНИИЖТа, №6, 1992. С. 24-28.

2. Абрамов В.М. Электронные элементы устройств автоматического управления. М.:ИКЦ «Академкнига», 2006.- С.680.

3. Абрамов В.М. Условия безопасности, оптимизация и моделирование координатного сближения поездов метрополитена//Вестник ВНИИЖТа, №2,1992. С 3-8.

4. Астрахан В.И., Барышев Ю.А. Системы автоматики для управления поездами метрополитена. М.:Транспорт, 1989. С. 86.

5. Астрахан В.И. Автоматизация управления движением поездов метрополитена// «Автоматика, связь, информатика», 2006, №2.-С.29-31.

6. Баранов Л.А. Концепция автоматизации отечественных метрополитенов //Тезисы докладов II Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта". Москва, 1996. С.152.

7. Баранов Л.А. Структура автоматизированной системы управления движением поездов метрополитена// Тр. МИИТ. 1989.Вып 811.С.4-10.

8. Баранов Л.А. Потенциальная оценка пропускной способности железнодорожных линий по системам безопасности // Сборник докладов 7-ой международной научно-технической конференции ЮЖЕЛ 2000, Югославия, 2000. С.43-48.

9. П.Баранов Л.А., Балакина Е.П., Воробьева Л.Н. Алгоритмы для поездов метрополитена// «Мир транспорта», 2007, № 2. С. 104-113.

10. Баранов Л. А., Воробьева Л.Н. Синтез законов централизованного управления движением поездов на линии метрополитена на базе имитационной модели // Вестник МИИТа Вып. 11.-М.:МИИТ, 2004. С.3-7.

11. Баранов Л.А., Балакина Е.П., Воробьева Л.Н. Интервальные и временные характеристики перегонов линии метрополитена // Безопасность движения поездов: Труды VII Научно-практической конференции,- М.:МИИТ, 2006. С. УП-2- УИ-З.

12. Баранов Л. А., Головичер Я. М., Ерофееев Е. В., Максимов В. М. Под ред. Баранова Л.А. Микропроцессорные системы автоведения электроподвижного состава. -М.: Транспорт, 1990. С. 272.

13. Баранов Л.А., Ерофеев Е.В., Астрахан В.И. и др.; Под редакцией Баранова Л.А. .Системы автоматического телемеханического управления электроподвижным составом.- М.: Транспорт, 1984. С. 311.

14. Баранов JI.А., Ерофеев Е.В., Межох А.К. Алгоритмы управления движением поездов метрополитена с помощью управляющего вычислительного комплекса//Тр. МИИТ. 1978. Вып. 612.С.40-46

15. Баранов Л.А., Ерофеев Е.В., Сидоренко В.Г. Автоматизированная система тяговых расчетов для поездов метрополитена.// Межвузовский сборник научных трудов с международным участием. Выпуск 21. Самара, 2001. С.94.

16. Баранов Л.А., Моисеев A.A. Учет пропускной и провозной способности линии метрополитена при оптимизации программ движения поездов. «Депонированные научные работы» №6, ЦНИИТЭИ МПС, 1988, С. 115.

17. Баранов Л.А., Моисеев A.A., Абрамов В.М., Полоцкий В.Н. Оптимизация интервала попутного следования поездов метрополитена // Вестник ВНИИЖТа №5,1992. С.29-31.

18. Баранов Л.А., Сидоренко В.Г. Тренажер поездного диспетчеров линий метрополитена // Железные дороги мира №8, 2002г.

19. Баранов Л.А., Козлов В.П. Управление линией метрополитена во время сбоя движения // Вестник ВНИИЖТ. 1986. №5. С. 13-16

20. Баранов Л.А., Крук Ю.Е. Концепция автоматизированного метрополитена //Метро, 1994, №3. С.6-8.

21. Баранов Л.А., Сидоренко В.Г. Модель движения поездов по линии метрополитена // The papers of International Scientific and Technical Conference "THE TECHNIQIES OF RAILWAY TRAFFIC CONTROL AT THE BEGINNING OF 21ST CENTURY", WARSZAWA, 1999.-C.23-26.

22. Базы данных: Разработка и управление, Гэри Хансен, Джеймс Хансен, Москва, ЗАО «Издательство Бином», 2000г

23. Брайан Сайлер, Джефф Споттс, Special Edition Using Visual Basic 6, 2005r

24. Бестемьянов П.Ф., Романчиков A.M. Математическая модель поезда при координатном регулировании движения поездов // Труды Ростовского государственного университета путей сообщения. 2007. - №1. - С. 15-25.

25. Боровой К.Н. Исследование динамики движения поездов метрополитена для оперативного управления с помощью ЭВМ // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.1981. С.25.

26. Борисенко Л.И., Симаков Е.В. Динамическое ведение графика движения поездов // Журнал «Автоматика, связь и информатика» №6. 2003г.

27. Василенко М.Н., Марков Д.С., Симаков Е.В. Система динамического ведения графика движения поездов на метрополитене (СДВГД) // Сборник трудов студентов, молодых специалистов и ученых, СГУПС, 2001г.

28. Василенко М.Н., Марков Д.С., Соколов В.Б. Имитационная модель линии метрополитена./ В сб. тезисов IV-ой С-Петербургской международной конференции «Региональная информатика»

29. Воробьева JI.H., Ершов A.B., Сидоренко В.Г. Методика учета временных ограничений скорости в графике движения поездов метрополитена // «Соискатель» приложении к «Мир транспорта» 2005, № 2. С. 86-92.

30. Воробьева JT.H., Сеславин А.И. Градиентный способ управления городскими транспортными системами // Наука и техника транспорта, вып.2, 2005. С. 71-73.

31. Воробьева JI.H., A.A. Кречетова, Н.В. Ли // Тренажер поездного диспетчера линии Московского метрополитена Сборник IV Международной конференции «Участие молодых ученых, инженеров и педагогов в разработке и реализации инновационных технологий», М, 2003.

32. Вентцель Е.С. Теория вероятностей, 2006 г.

33. Гавзов Д.В., Никитин А.Б., Осипов Ю.В. и др. Автоматизация диспетчерского управления движением поездов. // Ж.-д транспорт Сер.»Сигнализация и связь». ЭИ/ЦНИИТЭИ МПС, 1998.-Вып.1.-52с.

34. Годяев А.И. Анализ пропускной способности железнодорожного участка при оборудовании его различными системами интервального регулирования // Сборник докладов 7-ой международной конференции ЮЖЕЛ, Врньячка Баня, Югославия, 2000 г. С.563-567.

35. Головичер Я.М. Алгоритмы управления движением транспортныз средств для систем автоведения // Автоматика, телемеханика и связь. 1986, №1. С.118-126

36. Гуськов М.В., Бужеря В.И. Интервальный алгоритм управления движением поездов метрополитена в системе автоведения с управляющей ЭВМ//Тр. МИИТМ. 1978 Вып.612. С. 107-114

37. Ерофеев Е.В. Алгоритмы централизованного управления поездами метрополитена для системы автоведения. // Автоматическое управлениетехнологическими процессами на транспорте // Юбилейный сб. науч. тр. Вып. 892.-М. :МИИТ, 1996.С.22-26.

38. Ерофееев Е.В., Козлов В.П, Алгоритмы восстановления после сбоев графика движения поездов метрополитена // Вестник ВНИИЖТ. №1. С. U-14.

39. Лисенков В.М. Теория автоматических систем интервального регулирования. М.¡Транспорт, 1987. С 285.

40. Калиничев В.П. Метрополитены.//М.Транспорт. 1988.

41. Ковальский А.Н. Система автоматического управления движением поездов метрополитена (САУ-М) и ее модернизация. //Тр. МИИТ, 1968. Вып.276. С.3-13.

42. Кравцов Ю.А., Архипов Е.В., Барышев Ю.А., Мухин Л.М. Интервальное регулирование движения поездов на станциях метрополитена. В кн. «Автоматизация движения поездов метрополитена»: Сб.науч.трудов, М.: Транспорт, 1987. С.70-81.

43. Кузьменко В. Г. Visual Basic 6: Руководство программиста, 2005г

44. Лисицын В.М., Астрахан В.И., Гуськов М.В. Анализ систем автоматического управления движением поездов (САУДП) метрополитена с различными алгоритмами и структурами // Тр. МИИТ. 1975. Вып. 492. С. 69-73.

45. Максимов В.М. Оптимальное распределение времени хода поезда по по перегонам // Тр. МИИТ. 1975. Вып. 498. С. 48-52.

46. Максимов В.М. Оптимальное управление при автоматическом ведении поезда метрополитена. //Тр. МИИТ, 1971. Вып.388. С.82-92.

47. Махмутов K.M. Устройства интервального регулирования движения поездов на метрополитене. М.:Транспорт, 1986. С. 351.

48. Межох A.K. Вопросы анализа реализуемости заданного графика движения поездов метрополитена//Тр.МИИТа, 1977, вып.550. Исслед систем управления на ж/д трансп., С.54-57

49. Межох А.К. Модель стоянки поезда в системе автоматического управления движением поездов метрополитена // Тр. МИИТА. 1978. Вып.619. С.25-28

50. Математическая теория оптимальных процессов // J1.C. Понтрягин, В.Г. Болтянский, Р.В. Гамкрелидзе, Е.Ф. Мищенко. -М.:Наука, 1969. С. 384.

51. Проблемы построения, микропроцессорных систем железнодорожной автоматики. Сборник трудов//Под ред. Вл.В. Сапожникова; Петербургский гос. ун-т путей сообщения. СПб. 1995.С. 124.

52. Саенко H.H., Гавзов Д.В., Никитин А.Б. Автоматизация диспетчерского управления перевозочным процессом.//Автоматика, телемеханика и связь. 1995. -№6.-С.9-11.

53. Симаков Е.В., Марков Д.С. Перспективы направления развития технологии организации движения поездов на метрополитене Сборник тезисов X С-Петербургской международной конференции «Региональная информатика 2003» (РИ-2003) (С-ПБ 2003) // Часть 1, ПГУПС

54. Симаков Е.В., Михалев Н.К. Система поддержки принятия решений для поездного диспетчера метрополитена // Журнал «Метро и тоннели» №5, 2002г

55. Солодовников В.В. Введение в статистическую динамику систем автоматического управления // Государственное издательство технико-теоретической литературы. М. 1952. 367 с.

56. Системы диспетчерской централизации : Учебник для вузов // Д.В. Гавзов, O.K. Дрейман, В.А. Кононов, А.Б. Никитин; Ред. Вл.В. Сапожников. -М.: Издательство "Маршрут" 2002. С.407.

57. Теория дискретных устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи : Учебник для вузов ж.-д. трансп // В.В. Сапожников, Ю.А. Кравцов, Вл.В. Сапожников; Под ред. В.В. Сапожникова. -2-е изд., перераб. и доп. -М.: УМК МПС России 2001. С. 312.

58. Розенфельд В.Е., Исаев И.П., Сидоров H.H. Электрическая тяга. М.: Трансжелдориздат, 1962.,С.48

59. Шалабаев Б.Т. Алгоритм централизованного поста управления системы автоведения поездов метрополитена // Межвузовский темат. сб. научн. тр. ОмскНИЖТ. -Омск, 1992. С.87-91.

60. Шалабаев Б.Р. Способы централизованного управления поездами в системах автоведения на метрополитене // Сб. науч. Тр. АЛИИТ. Повышение надежности и эффективности использования транспортных стредств / Алма-Ата. 1993. С.30-35.

61. Шалабаев Б.Т. Централизованное управление на метрополитене: проблемы и методы // МИИТ, 1993, с.9. Деп в ЦНИИТЖ МПС, №5899 ж/д ДЗ