Методы и средства оптимизации режимов работы устройств станций и узлов метрополитена тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.08, кандидат технических наук Константинова, Татьяна Юрьевна

• Константинова, Татьяна Юрьевна
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Константинова, Татьяна Юрьевна

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ УОП МЕТРОПОЛИТЕНА.;.

1.1 Определение множества рассматриваемых УОП и их свойств.

1.2 Анализ существующей технологии задания режимов работы УОП метрополитена с учетом плановых ремонтов и отказов.

1.3 Анализ известных методов оптимизации в соответствии с классом решаемых задач.

1.4 Современное состояние задачи анализа пассажиропотоков метрополитена и пригородного железнодорожного сообщения.

1.5 Постановка задач диссертации.

1.6 Выводы.

2 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПАССАЖИРОПОТОКОВ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ УОП МЕТРОПОЛИТЕНА.

2.1 Формализованное описание пассажиропотоков метрополитена.

2.2 Выбор математического аппарата и синтез модели пассажиропотоков.

2.3 Выводы.

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ УОП МЕТРОПОЛИТЕНА НА ОСНОВЕ ОПТИМИЗАЦИОННОГО МЕТОДА.

3.1 Определение критериев оптимизации и синтез целевой функции.

3.2 Синтез формализованной схемы и структуры СППР с элементами оптимизации.

3.3 Оптимизация режимов работы УОП пересадочных узлов метрополитена при различных значениях интенсивности пассажиропотоков

Определение числа переменных для эксперимента.

3.4 Технология применения задачи оптимизации режимов работы УОП метрополитена.

3.5 Выводы.

4 СОПРЯЖЕНИЕ УОП МЕТРОПОЛИТЕНА С УОПАМИ ГОРОДСКОГО ТРАНСПОРТА И УОПАМИ ПРИГОРОДНОГО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА.

4.1 Математическая модель системы «метрополитен - пригородное сообщение».

4.2 Методика решения задачи взаимодействия пассажиропотоков в системе метрополитен - пригородное железнодорожное сообщение.

4.3 Выводы.

5 ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ > ОПТИМИЗАЦИОННОГО МЕТОДА.

5.1 Экономическая характеристика метрополитена.11Q

5.2 Расчет сокращения эксплуатационных расходов.

5.3 Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы и средства оптимизации режимов работы устройств станций и узлов метрополитена»

В настоящее время, в связи с увеличением народонаселения наблюдается рост внутригородских пассажироперевозок. В частности возрастают и пассажиропотоки каждого района, поэтому необходимо развивать транспортную систему. Она включает в себя наземный пассажирский транспорт, метрополитен и пригородное железнодорожное сообщение. Метрополитен - это перспективный вид городского транспорта. Развитие метрополитена предполагает строительство новых станций, пересадочных узлов (ПУ) и линий метрополитена и рационализацию использования существующих.

В области исследования проблем метрополитена известны исследования многих авторов: Астрахана В.И., Баранова JI.A., Василенко М.Н., Головичера Я.М., Дегтярева Д.П., Елсукова В.А., Ембулаева В.Н., Ерофеева Е.В., Катушки-ной Н.В., Козлова В.П., Левановой Д.С., Маркова Д.С., Межоха А.К., Сидоренко В.Г., Симакова Е.В., Смирнова В.И., Соколова В.Б. Их работы и исследования посвящены вопросам организации движения, подвижного состава, анализу пассажиропотоков, автоматизированным комплексам, системам автоматизированного управления, системам массового обслуживания, проектированию станций метрополитена с учетом расположения объектов железнодорожного транспорта.

Рассмотренные вопросы учета объектов железнодорожного транспорта в работе Смирнова В.И. [83] не решают задачи сопряжения пассажиропотоков метрополитена и железнодорожного сообщения. Кроме того, необходимо описание пассажиропотоков железнодорожного транспорта для прогнозирования пассажиропотоков метрополитена.

В разработанной на кафедре «Автоматика и телемеханика на железных дорогах» ПГУПС и внедренной в эксплуатацию на Санкт-Петербургском метрополитене в 2000 г. экспертной системе метрополитена (ЭС-М) решены вопросы взаимодействия пассажиропотоков. Однако недостатком ЭС-М является то, что в ней в явном виде не учитываются ПУ. Они определяются как находящиеся рядом, отдельные станции [47].

Из вышесказанного следует, что задача оптимизации режимов работы устройств обслуживающих пассажиропотоки (УОП) ПУ метрополитена остается актуальной и имеет практическое значение.,

В первой главе проведен анализ существующей литературы по выбранной проблеме.

Во второй главе применена методика регрессионного статистического анализа для моделирования пассажиропотоков.

В третьей главе решена задача определения оптимальных режимов работы устройств пересадочного узла в зависимости от пассажиропотоков различной интенсивности и предложена методика применения результатов решения задачи.

В четвертой главе разработана методика описания узла сопряжения метрополитен - железнодорожное сообщение и применения результатов описания в качестве исходных данных по пассажиропотокам для решения задачи оптимизации.

В пятой главе диссертации проведен анализ метрополитена с точки зрения экономической теории и произведен расчет экономии эксплуатационных расходов.

Заключение диссертации по теме «Управление процессами перевозок», Константинова, Татьяна Юрьевна

5.3 Выводы

1. Дана характеристика метрополитена с точки зрения экономической теории, с учетом того, что метрополитен является дотационным предприятием.

2. Рассчитан экономический эффект внедрения результатов диссертационного исследования для одной смены.

В результате проведенных исследований в диссертационной работе получены следующие результаты:

1. Разработана математическая модель пассажиропотоков в ПУ метрополитена, обеспечивающая определение режимов работы УОП в соответствии с фактическим пассажиропотоком.

2. Сформулированы требования к системе поддержки принятия решения, обеспечивающие обоснование целесообразности применения метода линейного программирования для исследования ПУ метрополитена.

3.Разработана формализованная схема ПУ метрополитена, позволяющая впервые применить метод линейного программирования для определения режимов работы УОП ПУ метрополитена.

4. Предложена методика решения задачи оптимизации, обеспечивающая автоматическое определение режимов работы УОП метрополитена в зависимости от входных, выходных и пассажиропотоков перехода ПУ.

5.Предложена технология применения результатов решения задачи оптимизации режимов работы УОП, позволяющая строить технологические карты для различных интенсивностей пассажиропотоков и нештатных ситуаций.

6. Для описания взаимодействия ПУ метрополитена и железнодорожного вокзального комплекса предложено использовать язык JICA, что позволило минимизировать формализованное описание взаимодействия пассажиропотоков метрополитена и железнодорожного вокзального комплекса.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Константинова, Татьяна Юрьевна, 2006 год

1. Автоматизация управления поездами магистральных железных дорог и метрополитенов. Сб.] под ред. д.т.н., проф. Л.А. Баранова. М., МИИТ, 1989-127с.

2. Автоматизированная система контроля оплаты проезда на метрополитене (АСКОП-М). Техническое описание, С-Пб., ЗАО «Электронные системы», 1998,25 с.

3. Алексеев О.Г. Комплексное применение методов дискретной оптимизации. М., Наука, 1987. 248 с.

4. Астрахан В.И., Барышев Ю.А. «Системы автоматики для управления поездами метрополитена» М., «Транспорт» 1989г.

5. Астрахан В.И., Малинов В.М. Алгоритмы расчета и прогнозирования пассажиропотоков-Тр. ВНИИЖТ, 1978, вып. №598, с.121-123.

6. Астрахан В.И., Малинов В.М. Алгоритмы расчета и прогнозирования пассажиропотоков метрополитена. В сб.: Проблемы развития метрополитенов СССР. Труды ЦНИИ МПС, вып. 543. М., Транспорт, 1978, с.82-87.

7. Астрахан В.И., Лисицын В.М., , Максимов В.М., Малеев В.В.Системы автоматического управления движением поездов метрополитена. ТР. МИИТ, 1971, вып. 370, с. 105-134.

8. Баранов Л.А. Автоматизация и управление поездами магистральных дорог и метрополитенов. М., 1996г.

9. Баранов Л.А. Анализ погрешностей цифровых способов измерения скоростей и ускорений поездов Тр. Ин-тов инж. ж.д. трансп., МИИТ, 1980, вып. 661, с.11-40.

10. Баранов Л.А. Тренажер поездного диспетчера линии метрополитена // Метро и тоннели. 2002. № 1. С. 66 67.

11. Баранов Л.А., Головичер Я.М., Ерофеев Е.В., Максимов В.М. Микропроцессорные системы автоведения электроподвижного состава. М: Транспорт, 1990. 272с.

12. Баранов JI.A., Ерофеев Е.В., Межох А.К. Алгоритм управления движением поездов метрополитена при помощи управляющего вычислительного комплекса. Тр. Ин-тов инж. ж.д. трансп., МИИТ, 1978, вып 612,40с.

13. Баранов JI.A., Ерофеев Е.В., Сапожников В.В., Василенко М.Н., Быков В.П. Система поддержки принятия решений //Железнодорожный транспорт, №12,1994.

14. Баранов J1.A., Ерофеев Е.В., Сапожников В.В., Василенко М.Н., Быков В.П. Комплексная система поддержки принятия эффективных решений по управлению движением//Автоматика телемеханика и связь. №8, 1995.

15. Баранов J1.A., Шмелева Е.В., Эпштейн Г.Л. Аналитическая модель обработки информации в централизованной системе управления движением поездов метрополитена. Тр. Ин-тов инж. ж.д. трансп., МИИТ, 1978, вып. 612, с.93-99.

16. Барсуков В.Н. Рациональная организация пассажироперевозок на метрополитене в часы пик. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд.техн.наук (05.22.02)/ С-Пб, 1987.

17. Боровой К.Н. Исследование динамики движения поездов метрополитена для оперативного управления с помощью ЭВМ. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд.техн.наук (15.13.07)/ М., 1981.

18. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1978. 312с.

19. Быков В.П. Теоретические и методологические основы построения систем поддержки принятия решений по управлению движением поездов на участках железных дорог. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора техн. наук. ПГУПС, СПб, 1996. 356с.

20. Быков В.П. Теоретические и методологические основы построения систем поддержки принятия решений по управлению движением поездов на участках железных дорог. Дисс. докт. техн. наук. ПГУПС, СПб, 1996. -356с.

21. Василенко М.Н. Теория и методы анализа качества функционирования117автоматизированных технологических комплексов на железнодорожном транспорте Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора техн.наук JL, 1993 49с.

22. Василенко М.Н. Теория и методы анализа качества функционирования автоматизированных технологических комплексов на железнодорожном транспорте. Дисс. докт. техн. наук. - Л., 1993 - 420с.

23. Василенко М.Н., Дегтярев Д.П. Проблемы автоматического управления движением поездов на метрополитене. VII Санкт-Петербургская конференция «Региональная информатика 2000». Труды конференции, СПб, 2000.

24. Василенко М.Н., Марков Д.С., Соколов В.Б. Имитационная модель линий метрополитена. VI Санкт-Петербургская конференция «Региональная информатика 1998». Труды конференции, СПБ, 1998.

25. Вентцель Е.В. Исследование операций. Задачи. Принципы. Методология. М., Наука, Главная редакция физ.- мат. литературы 1980.

26. Вентцель Е.В. Теория вероятностей и её инженерное применение. М., Наука. 2001.

27. Вентцель Е.В. Теория случайных процессов и её инженерное применение. М., Наука 2003.

28. Галлеев А.Г., Тихомиров В.М. Оптимизация: теория, примеры, задачи. М., Эдиториал УРСС, 2000. 320с.

29. Гарюгин В.А. Вопросы тарифного регулирования в государственном предприятии пассажирского транспорта «Петербургский метрополитен». Сб. «Государственное регулирование естественных монополий. Опыт, проблемы, перспективы». СПб, 2000.

30. Головичер Я.М. Исследование процесса автоматического управления скоростью поезда. Тр. Ин-тов инж. ж.д. трансп., МИИТ, 1980, вып. 661, с.60-70.

31. Гриненко А.В., Марков Д.С. Адекватность имитационных моделей систем управления железнодорожными станциями. «Новые разработки в области железнодорожной автоматики и телемеханики», Сб. тр. ЛИИЖТа, Л., ЛИИЖТ, 1981, с.32-38.

32. Дегтярев Д.П. Теория и методы автоматизации построения графиков движения поездов на метрополитене. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук (05.22.08)/ СПб, 2003.

33. Дэннис Дж. мл., Шнабель Р. Численные методы безусловной оптимизации и решения нелинейных уравнений. Пер. с англ. М., Мир, 1998.

34. Елсуков В.А., Костылева Г.В., Кучумов В.Г., и др. Математическая модель пассажиропотоков метрополитена Вестник ВНИИЖТ, 1984, №4, с. 21-23.

35. Ембулаев В.Н. Модели, методы и алгоритмы расчета маршрутных кор-респонденций пассажиропотоков по данным входа-выхода. Автоматика и телемеханика. 1995. №10. с.78-85.

36. Ермаков С.М., Жиглявский А.А. Математическая теория оптимального эксперимента. М., Наука 1987.

37. Ермаков С.М., и другие. Математическая теория планирования эксперимента. М., Наука 1983.

38. Ерофеев Е.В. Математическая модель линии метрополитена. Тр. Ин119тов инж. ж.д. трансп., МИИТ, 1978, вып. 612, с.82

39. Ерофеев Е.В. Оптимизация программ систем автоведения поездов. Тр. Ин-тов инж. ж.д. трансп., МИИТ, 1980, вып. 661, с.41 -50.

40. Ерофеев Е.В. Принципы построения систем автоведения поездов метрополитена и пассажирских поездов при электрической тяге. Автореферат диссертации на соискание ученой степени докт. техн. наук М., МИИТ, 1985.-48с.

41. Ерофеев Е.В., Головичер Я.М. Исследование алгоритмов программных систем автоведения пассажирских поездов. Тр. Ин-тов инж. ж.д. трансп., МИИТ, 1978, вып. 612, с. 12-19.

42. Ерофеев Е.В., Головичер Я.М. Исследование процесса управления временем хода в системе автоведения поезда. Вестник ВНИИЖТ, 1976, №5.

43. Жербина А.И. Методы построения на ЭВМ графиков движения поездов для систем управления перевозками на метрополитене: автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук (05.22.08). М.Д982-23 с.

44. Имитационная модель метрополитена ЭС-М СПб, ПГУПС ИМСАТ 2000.

45. Инструкция дежурному по посту телеуправления станции без путевого развития ДИ/124. Утверждена 15.05.2001г.

46. Инструкция дежурному по посту телеуправления станции с путевым развитием ДИ/122. Утверждена 11.05.2001г.

47. Инструкция дежурному по посту централизации ДИ/123. Утверждена 15.05.2001г.

48. Инструкция дежурному по станции ДИ/125. Утверждена 15.05.2001г.

49. Инструкция начальнику станции ДИ/121. Утверждена 11.05.2001г.

50. Исследование операций (модели, системы, решения):Сб.]/ Рос. Ак.наук, ВЦ /Под ред. д.ф.-м. н. В.В.Дикусара. М. ВЦ РАН, 1999. 59с.

51. Катушкина Н.В. Имитационная модель сети метрополитена. Сб. трудов первой Московской международной конференции по исследованию120операций. М.,1996 - с.42 - 49.

52. Клейн Дж. Статистические методы в имитационном моделировании. М.: Мир, 1978. 325 с.

53. Козлов В.П. оперативное управление движением поездов в системе автоведения метрополитенов в периоды сбоя графика движения Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук (05.13.07)/МГУПС.-М., 1990.

54. Козлов В.П., Межох А.К. Математическая модель пассажиропотока метрополитена. Тр. Ин-тов инж. ж.д. трансп., МИИТ, 1980, вып. 661, с.95-100.

55. Константинова Т.Ю. Анализ сопряжения пересадочного узла «Вокзал -пересадочный узел метрополитена» /, Сб. «Известия Петербургского университета путей сообщения», СПб, 2004. с. 89-94.

56. Константинова Т.Ю. Методы оптимизации режимов работы УОП метрополитена./ Сб. «Разработка и эксплуатация новых УОП и систем железнодорожной автоматики и телемеханики», СПб, 2004. с. 39-42.

57. Константинова Т.Ю. Методы оптимизации режимов работы УОП станций, узлов и линий метрополитена /, Конференция «Шаг в будущее». Тезисы докладов, СПб, 2004. с. 173-175.

58. Константинова Т.Ю., Зайцев Р.В. Методы оптимизации режимов работы УОП станций, узлов и линий метрополитена /, Конференция «Шаг в будущее». Тезисы докладов, СПб, 2003. с. 56.

59. Константинова Т.Ю.Формализация задачи оптимизации режимов работы УОП метрополитена./ Международный сб. трудов молодых ученых, аспирантов и докторантов, вып. 7, СПб, 2004 с. 3-6.

60. КругГ.К. Планирование эксперимента. М., Наука 1966.

61. Круг Т.К., Кабанов В.А., Фомин Г.А., Фомина Е.С. Планирование эксперимента в задачах нелинейного оценивания и распознавания образов. М., Наука 1981.

62. Лазарев В.Г., Пийль Е.И., Турута Е.Н. Построение программируемых управляющих УОП. М., Энергоатомиздат 1984.121

63. Леванова Д.С. Прогнозирование пассажиропотока на метрополитене на основе математических моделей. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук (05.22.08)/ СПб, 2005.

64. Максимей И.В. Имитационное моделирование на ЭВМ. М.: Радио и связь. 1988.232 с.

65. Максименко О.А. Метод синтеза графика движения поездов на метрополитене. VII Санкт-Петербургская конференция «Региональная информатика 2000». Труды конференции, СПб, 2000.

66. Малинов В.М. Математическая модель для расчета и анализа показателей пассажиропотоков метрополитена. Вестник ВНИИЖТ, 1979, №2, с.53-55.

67. Марков Д.С. Методы построения имитационных моделей и исследования операционных характеристик систем управления технологическими процессами на железнодорожном транспорте. -Дисс. канд. техн. наук. -Л, 1985. 309с.

68. Метрополитены. Нормы проектирования. СНиП 11-40-80.

69. Микони С.В. Децентрализованный подход к построению графика движения транспортной системы. VI Санкт-Петербургская конференция «Региональная информатика 1998». Тезисы докладов, СПб, 1998.

70. Никифорова Е.С. Труды Московского энергетического института. Планирование эксперимента Метод регрессионного анализа./ Под ред. Э.К. ЛецкогоМ., 1970.-23 с.

71. Новое в численном моделировании: Алгоритмы, вычисл. эксперименты, результаты. Сб.] / Рос. Ак. наук, под ред. чл.-корр. А.С. Холодова. М., наука, 2000. 22с.

72. Оптимизация и моделирование в автоматизированных системах: Меж122вуз. сб. научн. тр./ МО РФ, Воронеж, гос. техн. ун-т, Воронеж, ин-т высок. Технологий, Воронеж, Изд-во ВГТУ,2000. 173с.

73. Правила технической эксплуатации метрополитена Российской Федерации (ПТЭ-М РФ)

74. Рой JI.B., Третьяк В.П. Анализ отраслевых рынков. М.: МГУ, 2003.

75. Сапожников В.В., Сапожников Вл.В. Теория дискретных УОП железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. М.: УМК МПС России, 2001.-312 с.

76. Сапожников В.В., Сапожников Вл.В., Христов Х.А., Гавзов Д.В. Методы построения безопасных микроэлектронных систем железнодорожной автоматики. М.: Транспорт, 1995. 227 с.

77. Сербер Дж. Линейный регрессионный анализ. М.: Мир, 1980. 456 с.

78. Симаков Е.Н. Методы повышения эффективности управления технологическим комплексом метрополитена в нештатных ситуациях. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук (05.22.08)/СПб, 2003.

79. Смирнов В.И. Оптимизация параметров проектирования пересадочных узлов «метрополитен железная дорога». Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук (05.22.08)/ JL, 1991.

80. Советов Б.А., Яковлев С.А. Моделирование систем. М., Высшая школа, 1985.271 с.

81. Соколов В.Б. Методы анализа характеристик обслуживания пассажиропотоков на метрополитене. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук (05.22.08)/ СПб, 2002.

82. Соколов В.Б., Быкова (Константинова) Т.Ю., Калиновский А.И. Имитационная модель метрополитена. Конференция «Шаг в будущее». Тезисы докладов, СПб, 2002. с. 34-37.

83. Сухарев А.Г., Тимохов А.В., Федоров В.В. Курс методов оптимизации. М., Наука, 1986. 328с.

84. Сухнин М.Ф. Численное решение некоторых экстремальных задач. М., Изд-во РУДН, 2000 г.

85. Фаминский Г.В., Ерофеев Е.В. Автоматические УОПа для вождения поездов.-М.: Транспорт, 1978.103с.

86. Федеральный Закон РФ «О естественных монополиях» от 19.07.1995 г.

87. Феофилов А.Н. Разработка и применение математической модели составления графика движения поездов метрополитена. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд.техн.наук (05.22.08)/ ВНИИ ж.д.трансп. М., 1989.

88. Хартман К., Лецкий Э., Шеффер В. Планирование эксперимента в исследовании технологических процессов. М., «Мир». 1977, с. 115-124.

89. Цветков В.Я. Методы и системы поддержки принятия решений в управлении: Аналит.обзор/ Мин-во пром-ти, науки и технологий РФ, Всерос. научн.-техн. информ. Центр. М., ВНТИЦ, 2001. 75с.

90. Шалабаев Б.Р. Имитационное моделирование систем управления движением поездов на линии метрополитена Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд.техн.наук (05.22.08)/ МГУПС, 1994.

91. Шеннон Р. Имитационное моделирование систем искусство и наука. М., Мир 1978.

92. Якушкин И.М. Время передвижения пассажира московского метрополитена. -Гор. хоз-во Москвы, 1960, №7. с.24-26.

93. Якушкин И.М. Пассажирские перевозки на метрополитенах. М. транспорт, 1982.175 с.

94. Якушкин И.М. Рациональная организация пассажирских перевозок метрополитена. М.: Строиздат, 1965. 99с.

95. Baranov L.A., Sidorenko V.G. Simulation Complex for Training and Supporting the Decision Maker in Subway Train Traffic Control Systems. — 18th Dresden Conference of Traffic and Transport Sciences. Germany; Dresden, 2001.